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PCBA大講堂:增加PCB的剛性來抵抗應(yīng)力避免板彎的影響

發(fā)布時間 :2018-04-18 17:42 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA加工部
PCBA大講堂:增加PCB的剛性來抵抗應(yīng)力避免板彎的影響
深圳宏力捷在前面篇幅談的都是關(guān)于如何提升PCBA結(jié)合力以抵抗應(yīng)力的影響,接下來深圳宏力捷會進(jìn)入另一個議題【如何增加零件或電路板抵抗應(yīng)力的能力?】,因?yàn)閼?yīng)力對錫裂的最大影響就是板彎,所以,我們只要想如何增強(qiáng)產(chǎn)品自身的能力以抵抗板彎所造成的影響就可以了解決錫裂的問題。
 
增加零件對應(yīng)力的抵抗能力
1.增加PCB的剛性(stiffness)來抵抗應(yīng)力避免板彎的影響
想抵抗應(yīng)力,就不得不談?wù)凱CB的《剛性》問題,PCB板材的剛性如果夠強(qiáng),就可以降低應(yīng)力造成的板彎,而板彎變形是BGA焊錫破裂的重要因素。(請注意深圳宏力捷對于PCB材料這個議題其實(shí)還不算完全了解,內(nèi)容可能會有些錯誤,請斟酌參考就好。)
 
首先我們必須先了解何謂「剛性(stiffness)」?
 
用最通俗的說法來解釋,剛性就是材料結(jié)構(gòu)抵抗應(yīng)力對其產(chǎn)生變形的能力。要解釋剛性前還必須說明一下彈性模數(shù)(Elastic modulus)與剛性(Stiffness)的不同處,免得混淆。
 
「彈性模數(shù)」是指當(dāng)施力于物體時,對其彈性變形量(非永久變形)趨勢之?dāng)?shù)學(xué)描述,其公式記為【彈性模數(shù)=應(yīng)力/應(yīng)變量】。彈性模數(shù)基本上是用來描述材料組成之特性。
 
「剛性」則為施力于物體,對其所產(chǎn)生之變形量的比值,用以表示材料或結(jié)構(gòu)抵抗變形之能力,其公式記為【剛性=施力/變形量】。剛性是用以描述結(jié)構(gòu)之特性。所以,同樣的鋼材,將其制作成工字鋼與口字鋼就會產(chǎn)生不一樣的剛性,可以用在不同的地方來抵抗不同應(yīng)力來源,而且隨著施力點(diǎn)的不同也會產(chǎn)生不同的剛性。
k = AE/L,k=剛性,A=橫截面面積, E=彈性模數(shù)(楊氏模數(shù)),L=物體長度
 
就深圳宏力捷目前的了解,會影響到PCB剛性的要素有下列幾點(diǎn):
? PCB的板材迭構(gòu)(stack-up)設(shè)計會影響其剛性
PCB的板材迭構(gòu)(stack-up)設(shè)計會影響其剛性,不同的PPCCL也會影響剛性
基本上PCB布線工程師在電路板設(shè)計完成出圖時,就已經(jīng)定義好PCB各層的功能(top signal, Vcc, GND, bottom signal...等),但不同的PCB板廠在設(shè)計其PCB制程時可能會現(xiàn)在不一樣的疊層結(jié)構(gòu),不同的疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計就可能產(chǎn)生不同的應(yīng)力結(jié)構(gòu),其承受應(yīng)力彎曲的抵抗能力也就會有所不同。
 
比如說一片四層板的PCB疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計,其疊層結(jié)構(gòu)選擇可以是【1+2+1】或【2+2】。如果是更多層的PCB,其疊層結(jié)構(gòu)的選擇會更多,其實(shí)不同的疊層結(jié)構(gòu)還可能會影響到EMC(Electromagnetic Compatibility,電磁兼容性)能力。
 
所以如果是對PCB制程有一定能力的PCB布線工程師,深圳宏力捷強(qiáng)烈建議最好在圖紙上面就要規(guī)定好其疊層結(jié)構(gòu)以及各層板的厚度,要不就是跟PCB板廠討論后再將其定義下來,免得尋找第二供應(yīng)商的時候出現(xiàn)不同的疊層結(jié)構(gòu)影響到電路板的效能。
 
? 不同的PP/CCL也會影響剛性,Tg值的影響尤其大
當(dāng)PCB板材選擇不同廠家或不同型號的PP(Prepreg,膠片)/CCL(Copper Clad Laminate,銅箔基板)也會影響其剛性,尤其選擇不同Tg值的板材時,其影響會更大?,F(xiàn)在的無鉛制程的PCB選用的大多是Tg150的中Tg板材,高Tg的板材一般則為Tg170以上,表示其耐溫等級更高,相對的其剛性也越好。
建議相關(guān)閱讀:電路板PCB板材的結(jié)構(gòu)與功用介紹


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