关于科技:一个看似合理的PCB设计为何焊接后板上的台阶区域起泡

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作者:一博科技高速学生自媒体成员 王辉东
高端的食材,往往采纳最浮夸的烹饪办法。

简单的 PCB,往往从设计上思考解决方案。

一个看似正当的 PCB 设计,只因在线路板上做了控深区域并镀了铜,在焊接时诡异的一幕呈现了,板子分层起泡了。是加工乱了设计,还是焊接疏忽了工艺,请看明天的案例剖析。

小飘在某个产品公司做 PCB 设计,她是一个漂亮的女孩,她嘴角轻扬,她自信从容,她优雅而不失阳光。

小飘最近在设计一款 PCB,在凑近板边的区域,有一个器件比板子高出 0.4mm,然而产品对 PCB 的厚度有严格的要求,器件不能超出 PCB 的厚度,否则拆卸时会因为器件厚度超标,而不能失常放入腔体。

通过和构造工程师探讨后,小飘决定从 PCB 设计下来解决这个器件超出板厚的问题。

先在 PCB 上设计一块下沉区域,在成型时通过 PCB 成型控深,将器件下沉,来满足产品的拆卸需要。

通过和工厂工艺工程师探讨后,计划可行,说干就干。

她疾速的调整好叠层计划后,所有完满。

忽然她脑中又灵光一现,能够在 PCB 下沉区域电镀镀铜,这样对产品的散热也有肯定的改善。

她的情绪在一刻是漂亮的,思考到加工和镀铜厚度的影响,她哼着小曲,在 PCB 原图上做了上面的备注。

PCB 文件很快投到了工厂,板子也是依照小飘的设计开始了生产。

期待是一个漫长而又苦楚的过程。

有心愿的期待叫守候,没有心愿的期待叫煎熬。

好在这个守候的过程很快完结了。

制作好的 PCB 板子很快就交到了小飘的手上。

今天就是 PCB 上线焊接拆卸的日子了。

今天也注定是一个不平庸的日子。

看着板子缓缓的从主动上板子机上开始进入拆卸之旅。

锡膏印刷、SPI、高速贴片,炉前查看,就剩最初一步,过十二温区的回流焊接。

奇观就要诞生了,见证奇观的时候就要到了。

小飘这一刻的情绪,就像刚关上的可口可乐,冒着欢快的气泡。

人生总有意外和惊喜,有时候你等了很久期待星星呈现,于是你俯视星空,后果天黑了……

板子从炉后进去的一瞬间,小飘都不敢相信本人的眼睛,你见过南方人蒸的馒头吗。

对,此时板子上的台阶区域,就像摆满了一个个刚出锅的馒头。

冒着金黄金黄的气泡。

所有的悲观都源于本人自觉的期待,小飘想不明确是哪个中央出了问题。

忽然,她在车间里看到了一个相熟的身影,面相英俊,玉树临风,那就是江湖人称无所不知,无所不能的 PCB 工艺工程师王大仙。

小飘本来黯淡的眼睛里霎时充斥了脸色,她欢快的跑到王大仙跟前,冲动的说道:

“大仙,快帮我看这是什么问题。”

大仙拿起起泡的板子,看了片刻,微然一笑,而后说道:

“小飘,你中了 PCB 江湖中的最厉害的铜箔拆散之咒,铜箔与基材附着力不够,受热冲击后分层起泡了。”

“大仙是否再做具体解释。”小飘赶紧问道。

大仙说:“姑娘,这个事件说起来有些简单,我就长话短说。这要从 PCB 的压合开始说起。”
PCB 压合时有三剑客 — 铜箔、core、PP。

硬板罕用的铜箔是用硫酸铜溶液电镀而成,它一面润滑,咱们称为光面,另一面是毛糙的结晶面, 称为毛面(Matte Side),双面粗糙度不同, 较粗的一面解决后能够和树脂产生较强的接合力。

Prepreg 是 Pre-pregnant 的英文缩写, 是树脂与玻璃纤维布载体合成的一种片状粘结资料。
它在常温下是以卷状固态的模式存在。在叠层压合时,裁切成片状。在压合时,当压机内的温度达到它的 TG 以上,通过一段时间后,它就会缓缓的由固态变成玻璃状态,也就是(树脂)变成胶的形态。树脂是一种热固型资料,能够产生高分子聚合反应。它能够作为铜箔与玻璃纤维布之间的粘合剂。

Core 是 PP 通过齐全固化后的 PP 和铜箔的结合体。CORE 通过高温高压真空的压合后,齐全固化。在工厂的 PCB 加工时,它的状态和厚度根本稳固,不会有太大的变动。在 PCB 制作时,它有多种称说,如芯板、core、基板。其实它就是一个琉璃纤维布加环氧树脂和双面铜箔的一个混合体

下图为一个惯例 6 层板的叠层,top 和 bottom 面是铜箔两头用 PP 和 core。在压机外面通过高温高压真空,PP 消融后,把 CORE 和铜箔齐全粘合在一起。齐全固化后,就成了咱们常说的多层线路板。

而小飘设计制作的线路板,是在 PCB 压合后再在板上做控深解决,而控深后的区域,线路板已齐全固化,再在其下面镀铜,这个铜箔只是简略的沉积在基材上,它的结合力齐全没有压合时铜箔结合力好,在低温冲击时,电镀铜与基材分层起泡。

巨匠你说的我还是有些晕乎,在车间外面王半仙说了半天,小飘还是有些听不明确。

这时刚好上班了,王大仙把小飘拉到工厂园区里面的自行车修理摊,让小飘在那里看李大爷补轮胎。只见李大爷先拿起一个锉,在轮胎上使劲的磨,而后在下面涂了胶水,最初把一块胶皮压在下面,片刻之后破损的轮胎补好了。而后大仙问小飘你看到了什么。小飘冲动的说大仙我明确了,李大爷补胎真不容易,你看他挥汗如雨,我当前要好好设计一款人工智能的补胎产品,让李大爷不这么累。大仙霎时感觉一口气上不来,憋了半天,悠悠的说出一句话,补轮胎不打磨,怎么减少轮胎与胶皮的结合力,补完之后会漏气的。

线路板的外层铜皮是通过高温高压真空和消融后的 PP 接合在一起,毛面的铀箔与胶状的树脂相结合,齐全固化后,就严密的联合在一起,不容易分层,而控深区域镀铜,只是通过电镀在控深区域的基材外表沉积一层铜,因为沉积铜没有胶的参加,这层铜与 PCB 的结合力,远没有压合时毛面的铜箔与树脂的结合力好。在回流焊接时,受到热冲击的影响,就会呈现分层起泡,于是案例就产生了。

小飘听完后豁然开朗,起初放弃在控深区域的镀铜计划,从新评估优化设计,最终将板子顺利交付。

正文完
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