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PCBA大讲堂:增加PCB的刚性来抵抗应力避免板弯的影响

发布时间 :2018-04-18 17:42 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCBA加工部
PCBA大讲堂:增加PCB的刚性来抵抗应力避免板弯的影响
深圳宏力捷在前面篇幅谈的都是关于如何提升PCBA结合力以抵抗应力的影响,接下来深圳宏力捷会进入另一个议题【如何增加零件或电路板抵抗应力的能力?】,因为应力对锡裂的最大影响就是板弯,所以,我们只要想如何增强产品自身的能力以抵抗板弯所造成的影响就可以了解决锡裂的问题。
 
增加零件对应力的抵抗能力
1.增加PCB的刚性(stiffness)来抵抗应力避免板弯的影响
想抵抗应力,就不得不谈谈PCB的《刚性》问题,PCB板材的刚性如果够强,就可以降低应力造成的板弯,而板弯变形是BGA焊锡破裂的重要因素。(请注意深圳宏力捷对于PCB材料这个议题其实还不算完全了解,内容可能会有些错误,请斟酌参考就好。)
 
首先我们必须先了解何谓「刚性(stiffness)」?
 
用最通俗的说法来解释,刚性就是材料结构抵抗应力对其产生变形的能力。要解释刚性前还必须说明一下弹性模数(Elastic modulus)与刚性(Stiffness)的不同处,免得混淆。
 
「弹性模数」是指当施力于物体时,对其弹性变形量(非永久变形)趋势之数学描述,其公式记为【弹性模数=应力/应变量】。弹性模数基本上是用来描述材料组成之特性。
 
「刚性」则为施力于物体,对其所产生之变形量的比值,用以表示材料或结构抵抗变形之能力,其公式记为【刚性=施力/变形量】。刚性是用以描述结构之特性。所以,同样的钢材,将其制作成工字钢与口字钢就会产生不一样的刚性,可以用在不同的地方来抵抗不同应力来源,而且随着施力点的不同也会产生不同的刚性。
k = AE/L,k=刚性,A=横截面面积, E=弹性模数(杨氏模数),L=物体长度
 
就深圳宏力捷目前的了解,会影响到PCB刚性的要素有下列几点:
 PCB的板材迭构(stack-up)设计会影响其刚性
PCB的板材迭构(stack-up)设计会影响其刚性,不同的PPCCL也会影响刚性
基本上PCB布线工程师在鼎汇彩票APP完成出图时,就已经定义好PCB各层的功能(top signal, Vcc, GND, bottom signal...等),但不同的PCB板厂在设计其PCB制程时可能会现在不一样的叠层结构,不同的叠层结构设计就可能产生不同的应力结构,其承受应力弯曲的抵抗能力也就会有所不同。
 
比如说一片四层板的PCB叠层结构设计,其叠层结构选择可以是【1+2+1】或【2+2】。如果是更多层的PCB,其叠层结构的选择会更多,其实不同的叠层结构还可能会影响到EMC(Electromagnetic Compatibility,电磁兼容性)能力。
 
所以如果是对PCB制程有一定能力的PCB布线工程师,深圳宏力捷强烈建议最好在图纸上面就要规定好其叠层结构以及各层板的厚度,要不就是跟PCB板厂讨论后再将其定义下来,免得寻找第二供应商的时候出现不同的叠层结构影响到电路板的效能。
 
 不同的PP/CCL也会影响刚性,Tg值的影响尤其大
当PCB板材选择不同厂家或不同型号的PP(Prepreg,胶片)/CCL(Copper Clad Laminate,铜箔基板)也会影响其刚性,尤其选择不同Tg值的板材时,其影响会更大。现在的无铅制程的PCB选用的大多是Tg150的中Tg板材,高Tg的板材一般则为Tg170以上,表示其耐温等级更高,相对的其刚性也越好。
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