印刷电路板（PCB）翘曲问题及其检测技术

 

在现代电子制造领域，印刷电路板（PCB）是连接电子组件、实现电气连接和信号传输的核心。然而，PCB翘曲问题一直是制造过程中的一个挑战，它不仅影响产品的物理完整性，还可能导致性能下降和可靠性问题。美能光子湾3D共聚焦显微镜不仅能够提供超宽视野范围和高精细彩色图像观察，还集成了多种分析功能，以其先进的技术为PCB翘曲检测带来革命性的变化。

 

印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）是一种用于电子组件的支撑和连接的基板，它通过在基板上印刷导电轨道、孔和焊盘来实现电子组件之间的电气连接和信号传输。PCB是现代电子设备中不可或缺的组成部分。

 

根据其预期用途，PCB板通常由玻璃纤维和其他复合材料等材料制成。这些电路板不仅可用于计算机，还可用于工业机器、医疗设备、照明和许多其他应用。PCB有多种类型，包括单面、双面、刚性、柔性和刚柔结合，以及用于所有类型电子产品的微处理器PCB。

 

Part.01

 PCB翘曲原因

PCB翘曲是印刷电路板制造过程中常见的问题，是由于制造和加工过程中的多种因素造成的，可分为热应力和机械应力两种应力。大多数发生在层压、热风焊料整平、阻焊固化、铜分布不均、过程控制盒储存不当以及切割分离环节。

测量PCB翘曲度

 

 

这种翘曲会导致各种问题，包括元件错位、焊点质量差，甚至设备故障。

 

Part.02

 PCB翘曲危害

PCB翘曲会给电子设备带来许多问题，导致性能下降、可靠性问题，严重时甚至会导致彻底故障。

层与层之间的玻璃转化温度（Tg）与热膨胀系数（CTE）不匹配，在压合过程中产生过大应力，造成翘曲

 

 

以下是 PCB 翘曲的潜在危害：

 

• 物理损坏：

 

严重弯曲的PCB可能会在组装过程或操作过程中遭受物理损坏。元件可能会从焊点上脱落。PCB随着时间的推移而弯曲可能会导致焊点、走线甚至PCB层压板本身的疲劳失效。

 

• 元件接触不良：

 

当元件焊接到弯曲的PCB上时，它们可能会失去与PCB的机械和电气接触。这可能会影响性能，增加电气连接的电阻，并导致焊点随着时间的推移过热。

 

• 电磁干扰：

 

弯曲的PCB产生的气隙会导致电磁干扰（EMI）影响电路性能。组件对外部来源的EMI的免疫力可能会降低。

 

• 气流受阻：

 

对于采用强制对流冷却（风扇）的应用中使用的PCB，严重的翘曲会阻碍或改变气流方向，从而降低散热器和其他冷却元件散发组件热量的能力。这可能导致过热和组件损坏/故障。

 

 

PCB上焊膏的沉积量因翘曲导致不均匀

 

Part.03

 IPC标准

IPC标准中规定了可接受的PCB翘曲程度，包括：IPC-6011：印刷电路板通用性能规范，IPC-6012：刚性印刷电路板的鉴定和性能规范。根据IPC-6012标准，SMT PCB的最大允许翘曲度为0.75％，而其他类型的PCB的最大翘曲度为1.5％。这些标准是为了确保在制造和组装过程中满足可靠性要求。与IPC-RB-276标准相比，IPC-6012对SMT PCB的要求更为严格。

在实际生产中，大多数PCB组装厂对双面或多层PCB（厚度1.6mm）的翘曲度要求为0.70%~0.75%，对于BGA封装等精度要求更高的应用，翘曲度要求一般会降低到0.5%，有些工厂甚至会将要求提高到0.3%，以确保制造精度和可靠性。制造商应根据预期用途和可靠性要求为其PCB指定所需的IPC等级。

 

保持适当的设计、材料选择、工艺控制和处理程序有助于最大限度地减少翘曲并生产出高质量的PCB。通过仔细优化，翘曲通常可以降低到可接受的行业标准范围内。

 

Part.04

 3D共聚焦显微镜在PCB检测上的应用

通过对同一个目标的多个位置进行重复测量、自动测量，以及创建OK/NG模版，对PCB和PCB安装元件进行翘曲检测，高度彩色显示使翘曲现象可视化。

同时，我们还支持PCB电路板上的图案高度和横截面积的检查，以及图案镀金属表面粗糙度的检测。

 

 

 

ME-PT3000

 美能光子湾3D共聚焦显微镜

 

 

美能光子湾3D共聚焦显微镜是一款用于对各种精密器件及材料表面，可应对多样化测量场景，能够快速高效完成亚微米级形貌和表面粗糙度的精准测量任务，提供值得信赖的高质量数据。

 

• 超宽视野范围，高精细彩色图像观察

 

• 提供粗糙度、几何轮廓、结构、频率、功能等五大分析功能

 

• 采用针孔共聚焦光学系统，高稳定性结构设计

 

提供调整位置、纠正、滤波、提取四大模块的数据处理功能

 

随着电子技术的不断发展，PCB的设计和制造技术也在不断进步，以满足更高速度、更小尺寸、更高性能的需求。美能光子湾3D共聚焦显微镜的应用，为PCB翘曲问题的检测提供了一种高效、精准的解决方案。通过这种技术，我们可以在生产过程中及时发现并纠正翘曲问题，从而提高产品的可靠性和性能。