热应力是影响PCB翘曲度的一个重要因素.pdf

PCB（印刷电路板）翘曲是电子制造过程中经常遇到的问题，它的存在严重影响了PCB的可靠性和装配精度。翘曲指的是PCB在制造和装配过程中的弯曲变形，这种变形可以导致焊点开裂、元件损坏、甚至影响整个电子产品的功能。造成PCB翘曲的原因多种多样，比如材料选择、PCB设计、压板工艺参数、热风整平焊锡及电镀夹具等，但是热应力是其中一个重要因素。 热应力是指由于温度变化导致的材料内部膨胀受阻，从而产生的应力。当温度发生变化时，如果材料的膨胀受到外在或内在的约束，就会产生热应力。比如，如果PCB被放置在两个刚性壁之间并且固定住两端，在受热后无法自由膨胀，就会在材料内产生热应力。此外，如果同一物体内部各部分的温度分布不均匀，同样会产生热应力并导致变形。 PCB通常由铜箔、FR4树脂/玻璃纤维以及表面的阻焊油墨组成。这三种材料在高温下的热膨胀系数不同，导致在受热状态下它们之间产生热应力，这种热应力在宏观上表现为PCB板的翘曲。如果PCB在烘烤时被固定，例如使用插架固定，则膨胀受限，无法自由伸缩，也容易产生明显的翘曲。在冷却过程中，如果采用快速的强制降温，表面温度下降速度会快于内部的树脂和玻璃纤维，边缘降温快于中心，这将导致温度分布不均，进而产生热应力，形成宏观上的翘曲。 实验研究中，研究人员通过测量和比较不同烤板方式、不同冷却方式对PCB翘曲度的影响，发现隧道炉与柜式炉、悬挂式与插架式烘板方式对翘曲度的影响存在明显差异。结果显示，在某些情况下，隧道炉加悬挂式烘板方式能更有效地控制翘曲度。此外，通过炉内自然降温，而非使用电风扇强制降温，可以减少板内及表面的温度差异，从而减少热应力和翘曲。 在PCB的设计和制造过程中，选择高玻璃态转化温度的复合材料、增加PCB基板的厚度和弹性模量、以及降低阻焊材料的热膨胀系数，都是减少PCB翘曲的有效措施。这些设计因素在初期设计阶段考虑后，通过优化流程参数来实现最小翘曲度水平。 热应力作为影响PCB翘曲度的一个重要因素，其产生原因多样，包括但不限于温度变化、材料的热膨胀系数差异、以及加工过程中的约束条件等。在PCB的设计和制造过程中，必须综合考虑这些因素，通过合理设计和工艺参数优化，以达到控制PCB翘曲度的目标。