PCB非机理性板翘影响因素分析与改善

非机理性板翘影响因素分析与改善演讲人：刘攀时间：2015.3.17广州兴森快捷电路科技有限公司非机理性板翘影响因素分析与改善目录1.背景2.翘曲缺陷模式分析3.翘曲缺陷原因分析4.翘曲缺陷改善措施5.翘曲缺陷改善效果确认6.总结7.交流PCB板件翘曲问题是业内的关键疑难问题之一，板件翘曲严重会影响到焊接过程中元器件的焊接，易造成重大品质隐患。IPC标准明确指出板翘的接受标准≤0.75%，部分客户甚至更高要求≤0.5%，这给PCB生产厂家带来很多困扰。1.背景本文主要从我司实际案例出发，分析板件翘曲在制程中的主要影响因素，并提出针对性的改善措施。非机理性板翘影响因素分析与改善翘曲unit未翘曲panl2.翘曲缺陷模式分析

(a)

翘曲缺陷原因分类

(b)

非机理翘曲板翘曲度统计FQC共检出70个型号翘曲超标，统计分析翘曲超标原因如图（a），发现89%为非机理翘曲，其中还包括20款双面板，占32.3%，非翘曲机理翘曲板的翘曲度主要集中在0.8-1.2%之间，如图（b）所示。双面板没有层压，而且部分板外层图形分布均匀，依然出现翘曲超标现象。该分厂板件出现翘曲主要为非机理性翘曲，是工序生产管控出现异常导致。非机理性板翘影响因素分析与改善3.翘曲缺陷原因分析非机理翘曲缺陷影响因素鱼骨图非机理性板翘影响因素分析与改善工程文件设计层压电镀阻焊喷锡包装其他****红色方框为链接4.翘曲缺陷改善措施非机理性板翘影响因素分析与改善序号工序改善措施1工程文件设计工程文件设计优化，如对称放置内层大无铜区测试coupon、板边铺满阻流点、减小拼板尺寸等；2层压延长冷压时间，不同尺寸板不能混压；3电镀调整飞巴夹具在同一直线；更换夹边条支撑导槽浮架；改变不能重叠夹板的上板方式等4阻焊更换新的高腰猪笼架，三面包夹生产板烘烤5喷锡增加悬挂冷却装置，减小或避免气浮床对喷锡高温板造成翘曲风险6包装对于翘曲要求高的产品，取消干燥剂包的使用，包装采用现有包装+真空袋包装方式。对于需放垫木板的包装，木板需采用生产未使用过、全新的木垫板，并将木垫板放置于顶部7其他1.set/unit印序列号后，需1片/叠单独放在网架上烘烤，禁止出现叠板现象2.引进烘板整平设备，规范烘板整平要求等。5.改善效果确认翘曲缺陷一次不良率改善约55%，翘曲缺陷报废率改善70%。从后续改善措施巩固落实执行情况下，该分厂板件翘曲缺陷有更大的改善效果。非机理性板翘影响因素分析与改善6.总结非机理性板翘影响因素分析与改善1.通过对我司分厂板件翘曲缺陷问题的调研分析，确定主要为非机理性翘曲，是生产管控不当所导致2.从制程上对板件翘曲缺陷做了详细的原因分析，并分别从工程设计优化、层压、电镀、阻焊、喷锡、包装等工序做了针对性改善；3.改善措施执行后，效果良好。翘曲缺陷一次不良率改善约55%，翘曲缺陷报废率改善70%。非机理性板翘影响因素分析与改善交流探讨，欢迎指正！谢谢！3.1工程文件设计1.内层大无铜区测试coupon随意放置2.板边未铺满阻流点3.拼板尺寸过大，易导致翘曲非机理性板翘影响因素分析与改善板边都是基材区，基材区与其他区域涨缩和CTE不相同3.2层压非机理性板翘影响因素分析与改善该分厂样板较多，尺寸类型也比较多，出于压机产能和利用率考虑，工序对于尺寸相差不大（一般长或短边相差不大2inch）的不同型号板在同一底盘混压。混压中尺寸略大的板会出现局部失压，失压部分应力不同于其他位置，也会出现翘曲风险。故对翘曲要求严格的板，如翘曲度≤0.5%，尺寸不相同的板不能在同一个底盘中压合生产。1.压合程序2.混压有研究表明冷压降温速率越小，越有利于翘曲控制。减小冷压降温速率还可以延长应力松弛时间，使层间应力得到更充分地释放，因此降温速率一般控制在1.5℃/min左右。理论分析卸板温度越低越有利于控制翘曲，调研行业内卸板温度一般控制在75℃左右。因此，降低卸板温度和降温速率是层压工序改善板翘的措施之一，但是考虑到压机产能问题，建议只针对翘曲要求严格（≤0.5%）卸板温度降至大约70-75℃。3.3电镀非机理性板翘影响因素分析与改善1.重叠挂板方式2.飞巴夹点不在同一直线上3.导槽浮架的影响硬质“L形”夹边条或可伸缩硬质夹边条3.4阻焊非机理性板翘影响因素分析与改善阻焊工序涉及热加工过程，是影响板件翘曲的重要工序之一，插架烘板方式不当是翘曲影响最大的因素。1.猪笼架腰较短，生产板近一半露在猪笼架以外，，板远离猪笼架的一端不受限，任其在其他外力作用下发生形变。2.存在不同尺寸生产板同时使用一个猪笼架等现象；3.部分严重损坏的猪笼架还在继续使用；采用高腰猪笼架，对生产板三面包夹烘板，限制板的自由度，减少板在阻焊工序生产的翘曲。3.5喷锡非机理性板翘影响因素分析与改善喷锡锡液温度高达288℃，喷锡也是影响板件翘曲的重要工序之一。喷锡过程影响翘曲形变主要有：（1）卡槽与板不完全垂直，使板受到挤压发生形变，形变板在高温锡缸受热，热应力难以释放，最终导致翘曲缺陷；（2）喷锡过气浮床前，生产板温度一般高达170℃左右，板在高温下刚性也不强，在气浮床上板中和板边受力不同，板形状降落伞一样，高温板发生形变冷却后，板内热应力也难以释放出，也会出现翘曲缺陷。研究表明喷锡后直接过气浮床是当前喷锡工序导致翘曲缺陷的主要影响因素，而并非卡槽导轨。而且板越大越薄，翘曲呈变大趋势，尺寸18”*24”板厚1.0mm翘曲度高达0.79%，这也与理论相符。根据实验结论，喷锡后，采用喷锡悬挂装置悬挂板冷却至85℃以下后，再过后处理清洗线，生产板基本无翘曲，能很好地改善气浮床对板翘的影响。理论分析试验验证改善措施3.6包装非机理性板翘影响因素分析与改善1.包装铝垫板损坏或翘曲翘曲的包装铝垫板实物图2.包装方式目前PCB包装采用两面不对称材料（底面气冲膜+顶面PE膜），PE膜受热膨胀后包装，包装完成后，PE膜冷却收缩，造成PCB板受力呈弧形，3.存放方式避免出货PCB受潮，包装时会放干燥剂包，客户会将一包包PCB板重叠起来储存。部分干燥剂包会高出板面，造成压在干燥剂包的PCB板受堆压后变形造成翘曲缺陷，这也是为什么出货PCB无翘曲，客户端存放一段时间后会出现翘曲的主要原因之一。综上，改变现有包装方式是改善出货板发生板翘的必经之路。对翘曲高要