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1、覆铜板翘曲缺陷及测试和成因分析2oo5年第6期覆铜板翘曲缺陷及测试和成因分析 广州太和覆铜板厂曾光龙 摘要:本文详细地分析了覆铜板翘曲缺陷的危害及三大类测试方法标准和异同.并 分析了翘曲形成的各方面原因. 关键词:覆铜板翘曲危害测试方法成因 1,覆铜板翘曲缺陷及其危害性 覆铜板翘曲（以下简称基板翘曲）是覆铜板 厂,印制电路板厂及相关用户极为关注而又很 不容易解决的产品缺陷,它也是电子组装厂及 相关用户极为关心的问题.因此基板翘曲也是 覆铜板的一个极为重要的质量指标.1.1在PCB制程中，基板翘曲影响PCB制程的 顺利进行（如丝印无法进行一挂破网或造成图 形变形，或在 PCB 自动生产线上会出现
2、卡板现 象等）.1.2基板翘曲将使电子器元件自动插装与贴装 操作不能顺利进行.波蜂焊时基板翘曲使部分 焊点接触不到焊锡面而焊不上锡.1 .3基板翘曲除了可能使集成块接点不能与PCB 焊盘密合之外，因翘曲产生的应力，还可能 导致接点断裂而造成废品.1.4对于已经安装了电子元器件的PCB板进行切脚操纵时，由于基板翘曲使基板偏离其所在 平面，使切脚刀不能很整齐地将电子元器件的引脚切去.造成一些脚切不到,局部还可能出现 切到基板的状况.1.5 装上电子元器件以后,基板翘曲也影响到 电子装置的安装与使用，如PCB板插不进插 座,即使插进去了也是接触不良. 近十几年来，由于覆铜板行业与原材料供应 商的共同
3、努力，使覆铜板的平整度取得了长足的 进步，但仍不能完全满足用户,PCB厂和电子产 品安装的要求.像SMT及BGA的安装要求印 制板的翘曲度小于0.7%,虽然这一要求已远远 高于国内外任何一个覆铜板技术标准所规定的 指标值，但有些PCB厂甚至要求覆铜板的翘曲 度& lt;0.5%或& lt;0.4%,这对覆铜板厂的确很严峻. 由于造成覆铜板翘曲的因素相当多,它与原 材料的品质（树脂,基材等的品质）,树脂配方, 设备，生产工艺条件,PCB线路图形分布均匀 性，及PCB制程生产_T艺等等因素相关.理论 上是做不出绝对平整的覆铜板,但用户的要求是 必须保证的.在如此严格的条件下,如何使做出 的覆铜板翘
4、曲度达到用户的要求,并且在制成 PCB 及其它相关产品以后的翘曲度仍能达到用 户的要求,需要业界不懈努力.2,覆铜板翘曲的测试2.1 名词定义 翘曲是指基板的某一部分偏离基板所在平 面的值.如果对基板翘曲的名词定义不同及测量力 法不同,所得的基板翘曲值相差甚大.所以,在确 定产品翘曲值时,首先要确定用什么标准和采用 什么测量方法和计算方法,才能使供需双方对产 品的翘曲指标值的规定和榆测结果达到一致.2.2 测试方法2.2.1基板悬挂榆测方法 f 见图 1）丝I+图 1, 基板翘曲悬挂检测方法 早期,我围覆铜板行业参照日本 JISC6481 标准及其它一些相关标准所制订的覆铜板翘曲 度检测法是采
5、用悬挂法.其作法:用夹具夹住麴鼬年第6 期覆铜被癸讯 基板或覆铜板任一条边的中点或任一个角,将板 悬空吊起来,观察板的翘曲状况.用刚性长直尺 靠住板弯相对的两条边的中点或相对的二个角, 然后用直尺测量板弯到直尺之间的最大垂直距 离.测量相对两条边的板弯值为弓曲值,测量相 对二个角的板弯值为扭曲值.测量时变换夹挂 点.即夹相邻另一条边的中点或相邻另一角,再 行测量.取两次测量中的最大值为该板的弓曲值 或扭曲值.这种做法所反映的基板的翘曲度与 基板的厚度,基板的尺寸大小及板的刚性有关, 井日与用户实际操作情况相关.对于 1.6mm 或 2.0ram 以下厚度产品,当把它 悬挂起来时,基板在重力作用
6、下会进一步向基板 中间部分变形而加大弯曲度（随着基板厚度增 大.这一变化影响减小）.当把板切成小块也用悬 挂法测量时,这种因重力造成的变形就减少.板 切小到一定程度时,这种因重力造成变形就不产 生.也即同一块基板,用大板和切成小板所检测 出来的板翘曲值差异相当大,这与用户实际使用 要求不相一致.此外.采用悬挂测量法,对夹具大 小,夹具夹持力没有明确规定.而在实际测量中, 夹具与基板的接触面积与夹持力对基板的翘曲 度检测值是有一定影响的.夹具面积越大,夹持 力越大,对基板翘曲测量结果影响也就越大.F1 于有上述诸多不足,采用悬挂检测法已 不常见,当前在 CCL 及 PCB 行业中,基本上都采 用
7、 IPCTM 一 650 方法来榆测基板翘曲度 . 2.2.2IPCTM 一 650 检测方法 2.2.2.1IPC 标准对基板翘曲的定义 弓曲:它是覆铜板或印制电路板类似于柱 形或曲球形的一种变形.对于形状为矩形的样品, 它的四个角位于同一平面上. 扭曲:它是覆铜板或印制电路板在平行于 对角线方向发生的一种变形,其中一个角不包含 在另外个角的平面上.2.2.2.2 榆测方法 关于覆铜板和印制电路板弓曲和扭曲的榆 测，在IPCTM 650中有二个文件，一个是IPC.TM 650 之 2.4.22.1,个是 IPCTM 一 650 之 2.4.22A.IPCTM 一 650之2.4.22.1层压
8、板的弓曲和 扭曲测量（见图 2）.r8.把试样盘手测试平台上，测量最大垂直位移II,弓曲测量b,扭曲测量嘲芝,iPC-tM650检;9111方法小板应反复转动.以确定最大垂直位移;最大垂 直位移可在试样的一个角或试样的一个边.把 塞规插入平台与层压板下表面之间.测量最大垂 直位移,用半分尺测基规总厚度.以验证测量厚 度.弓曲最大盲分率兰弓曲最大垂直位移 / 最大垂直位移所在边长度 n100% 扭曲最大百分率=扭最大垂直位移, 被测试样对角线长度父 i00%13.e 一堵50之2.4.22弓和扭曲e百分率）测量i）弓曲测量（同图2）将样品凸面向上置手测试平台上观察样品 每一边的两个是否接触到平台
9、.对于在自南 状态下接触不到平台的同一样品同一边的两个 角,可施加足够的压力（在实际测量时.有的榆测 人员用一定重量砝码也有的检测人员用手指按 住没有接触到平台的角使没有接触到平台的角 接触蓟平台）,用塞规测量样品的边与平台的最 大垂直位移,计算该样品的弓曲百分率:弓曲百分率=害/L）j:100%其中:RL 样品边与平台最大垂直位移L 一样品与平台垂直位移的郝条边接触到 平台时的长度ii）扭晰测量（同图2）将样品置手平台上艘任意个角接触平台, 如果需要,施加压力于样品的一个角,以确保样品四个角的j个角接触到平台，或翻转样品使其达至这个要求,席测隙规或塞规测量并记录不接 触平台的角与平台的最大垂
10、直位移，计算该样品 的扭ff锌百分率：扭断百分率 lOO%其中:R 样品的角与平台的最大垂直位移2005年第 6期覆铜板资讯D 一样品的对角线接触到平台时的长度 注:计算公式中包含系数 2 是由于对样品的一个角 旌11压力使其接触到平fi,而使扭Itlt的垂直位移偏离增 加了一倍.测量过程中,如果对样品的一个角施加压力 不能使样品的三个角接触到平台（例如一块样 品对角线的二个角在一个平面上,而另一对角线 的二个角在相反的另一个平面上,对其中任一角 施压均不能使样品的 1 一个角同时接触到平台,作 /者注）,此时应采用扭曲测量的仲裁方法.c扭fHj测量的仲裁方法（见图3）RIa, 幢车垒低两个角
11、置于与平台平亍支捧物上b. 憧另两个角用水平支号物支起健与平台有目同高度测量低角与高角与平台间距离图 37 曲测量仲裁方,去 将样品置于测试平台上,使两个较低的相对 角接触到平台,或将待测样品置于与样品平行的 平台上（见图3-a）;用水平支撑物支撑其它两个 角,以确保两面个升起的角与平台有相同的高 度,用测量仪测量样品最高升起点的高度记为 RI（见图3-b）;不移动样品,测量与支撑面接触的 其中一个角的高度并记为R2（见图3 c）,计算该 样品的扭曲百分率:扭曲百分率=（R1 R2）/Dxl00%其中:R1 样品最高升起角的高度R2 一样品与支撑面接触角的高度D 一样品对角线接触到平台时的长度
12、DIPC.TM.650 之 2.4.22.1 和 2-4.22 在检测 方法与计算方法上的些区别:aIPC.TM.650 之 2-4.22 检测方法描述得比 PC.TM.650 之 2.4.22.1 具体.h在扭田1测量与计算方法上,IPCTM 650 之2.4.22 中提到,当待测样品置于平台上,如果需 要对样品的一个角施加压力来达到样品的 i 个 角接触到平台,以测量其中一个角的扭曲值时, 由于对平台上的一个角施压力以后会使扭fH1的 垂直位移偏离增加一倍,所以计算公式中的分母 经要乘以2,这是与PC.TM650之2.4.22.1的最 大差异.c 在 IPC.TM 一 650 之 2.4.
13、22 中,JJtl 了一个 扭曲测量的仲裁方法.d在IPC.4101A刚性和多层印制电路板用 经常材规范中，有关层压板的弓曲和扭fH1是 引用 II）CTM.650Z 之 2.4.22.12.2-3.国标GB/T472292印制电路用覆铜 箔层压板检测方法（以下简称GB标准）19.a 弓曲 b 扭曲图 4GB/T4722-92 检测方法2.2-3.1 弓曲测量（见图 4.a）将 fH1 率基本一致的试样 ,凹面向上,置于 平台上,使直尺下边轻轻接触试样两端的边缘, 但不得加压使试样变形,从测量尺上渎出跨距 L,并测量覆铜板与测量尺下表面的最大间隙D, 按下式换算成1000mm跨距的弓fH1值d
14、 d=D1000/L2其中:d-1000mm跨距时的弓fHl值,mm.L0量尺测量的跨距,mm.D跨距为L时测出的间隙,mm.试样 fH1 率不一致时,弓 fH1 值要使用长度不 小于300mm（或不小于所测试试样较短一边的 长度）的直尺.2.2.3.2 扭曲测量（见图 4.b）将试样置于平台上,凹下去明显的一面向下, 使其下表面的三个角与平台接触,测量下面另一 个角与平台的垂直距离D,按下式换算成 1000ram 的扭曲值.2005年第 6期覆铜板资讯d,:D,1000/L其中:d 每1000mm的扭曲值,mm.L 一与平台不接触的板角与其对角间的距离,mm;D 一实测垂直距离,mm;2.2
15、.4PC.TM.650标准测量方法,GB标准测量方法与基板悬挂法测量方法的差异:2.2.4.1PC.TM.650 标准及 GB 标准对基板翘曲 测量是将样品平放于平台上,而悬挂法对基板翘 曲的测量是将样品悬空挂起来的.对于刚性较好 的基板,不论是平放或是悬空挂起来,其变形均 较小湖 0 试差异较小.对于刚性较低的板,南于重 力的作用,平放法与悬挂法测试结果差异相当 大.（平放法由于重力作用,翘曲减少,悬挂法南于 重力作用,翘曲增大）.2.2.4.2 弓曲测量:三种方法均是测量变形的边 与该条边两个角所在平面的最大垂直位移,测试 方法是相同的.扭曲测量:PC.TM650与GB标准均是让 样品+=个角接触平台,测量翘起角与平台的最大 垂直位移.而悬挂是测量对角线与对角线两个 角所在平面最大垂直位移,测试方法不同,结果 也就不同.2.2.4_3IPC-TM 650适用范围是:借助切成任意 尺寸的板或加T好的刚性印制板（包括单面，双 面,多层,冈0挠性印制电路板的刚性部分）,试样尺 寸为（300-Z-_2）mmx300_+2）mm 或更小的板.2.2.4.4.GB 要求样品的长和宽均不小于 460mm 的原张覆铜板，计算时换算成 1000mm 表示.2.2.4.5PC.41O1中,层压板允许的弓曲和扭曲值 是
