大尺寸印制板组件防变形技术研究

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1、制造技术研究航天制造技术大尺寸eP$11板组件防变形技术研究齐林杜爽李佳宾陆明(北京空间机电研究所，北京100076)摘要：介绍了再流焊过程中产生翘曲变形的原因，以及国内外研究人员对翘曲变形影响因素的研究。指出应以研制印制板工装夹具作为防止变形的重点。关键词：大尺寸印制板组件；再流焊；翘曲；工装夹具ResearchonTechnologyPreventingWarpageDeformationofLargeAreaPCBAsQiLinDuShuangLiJiabinLuMing(BeijingInstituteofSpaceMechanicsandElectricit

2、y,Beijing100076)Abstract：Thereasonsandtheaffectingfactorsofwarpagedeformationareintroduced．ItispointedthatgreatemphasisshouldbeplacedontheresearchanddevelopmentofthemodularfixtureforPCB．Keywords：largeareaPCB；reflowsoldering；warpage；deformationmodularfixture1引言随着电子信息技术的进步，印制板向着高集成度、高装配密度

3、和多层化方向发展，这要求印制板的变形量越小越好。然而，印制电路板装联表贴元器件时，在经过再流涵炉后，会产生不同程度的翘曲变形。这将导致焊点、元器件引线受应力作用，严重时甚至元器件产生开裂、印制板基材产生断裂等缺陷，使产品可靠性严重降低。目前，航天产品中己经使用了尺寸约为360mmx230mm的印制板，而个别预研型号中有些印制板尺寸约为500mmx400mm，并且这些板上或多或少使用了BGA、CCGA、高速电连接器等关键器件，印制板存在导电图形分布不均衡、不对称，及表面装联的元器件分布不均情况。对于d,夕l-形的片式电容器、电阻器，由于其体积小，热容量小，在再流焊过程中

4、吸热少，其温度变化与印制板基本一致，并且对印制板的温度分布影响不大；而BGA、CCGA、高速电连接器等关键器件，封装结构各异，导热系数、热膨胀系数等性能参数与印制板相差较大，在再流焊过程中吸热较多，温度变化与印制板之间存在较大差异，对印制板的温度分布影响很大。这种情况下，ep,Il板温度分布不均而导致热应力的存在，在再流焊后引起印制板翘曲变形，产生安全隐患。虽然从工艺角度可以采取印制板裸板预烘防潮、合理设置回流焊工艺曲线等措施减小翘曲变形，但对于上述尺寸达到500mmx400mm甚至更大、元器件分布不均匀的印制板，这些方法效果甚微。为提高航天产品的可靠性，有必要对这种

5、大尺寸印制板的防变形技术进行研究，调整相应装联工艺，使再流焊后产生的翘曲变形尽可能小，从而保证产品质量安全可靠。2EpStl板再流焊过程中变形原因造成印制板组件在再流焊过程中出现翘曲变形的影响因素很多，主要包括印制板本身结构及材料组成、过再流焊炉时所装表贴元器件种类和印制板支撑方式等。2．1印制板组件概述印制板泛指通过印刷导体的方法在表面和内部形成电路的绝缘基板，基本功能是承载电子元器件并9，二装口叩产子电航宇向方究研业等程工姐料材士硕)一盯叭均旷(O林。M齐发加：开：介制期简研日者的稿作联收期造技术研究2015年12月第6期实现电气连接。印制板的基板通常由具有绝缘隔

6、热、不易弯曲特性的材料制成的。在印制板表面和内部形成电路的细小导体是铜箔，制造过程中，需要对铜箔进行蚀刻处理，从而得到所需功能的电气连接⋯。制作印制板绝缘基板的一个重要组成材料是玻璃纤维布。目前FR4环氧玻璃布基材占基材总量90％以上【2J。FR-4的热膨胀系数随温度变化，如表1所示。表1FR4的热膨胀系到3】10K1362191538362736}热膨胀系数／。6’114．．17．1．．1铜箔是形成印制板内电路的主要材料，分为压延铜箔和电解铜箔两大类，目前印制板中常用的铜箔厚度规格有129m、189m、35“m和701．1／1114】。铜箔的热膨胀系数也随温度变化，

7、见表2所示。表2铜箔的热膨胀系数【3】温度／℃2777127177227热膨胀系数／106l(·16．6516．7017．1217．5117．85目前航天产品中，在印制板表面贴装的元件主要包括片式电阻、片式电容、FP／oFP芯片、BGA芯片、CCGA芯片、3D—PLUS器件和高速电连接器等。对于小外形的片式电容器、电阻器，由于其体积小，热容量小，在再流焊过程中吸热少，其温度变化与印制板基本一致，并且对印制板的温度分布影响不大。BGA、CCGA、高速电连接器等关键器件，封装结构各异，导热系数、热膨胀系数等性能参数与印制板相差较大，在再流焊过程中吸热较多