PCB板变形危害这么大，PCB板为什么会翘曲?

PCB板变形的危害

在自动表面贴装线中，如果电路板不平整，会造成定位不准确，元件无法插入或安装到板孔和表面贴装焊盘，甚至会导致自动插装机崩溃。带有元件的电路板焊接后弯曲，因此很难修剪元件引脚。custom pcb printing板子不能安装在机箱或机器内的插座上，所以组装厂也很担心板子翘曲。目前，表面贴装技术正朝着高速化、智能化方向发展，这对作为各种元器件之家的PCB板提出了更高的平整度要求。

IPC标準中特别指出，贴片PCB板的允许变形量为0.75%，不贴片的PCB板允许变形量为1.5%。事实上，一些电子组装厂商为了满足高速、高速贴装的需要，对变形有更严格的要求。prototype PCB fabrication比如我们公司有几个客户要求允许变形量为0.5%，甚至个别客户要求0.3%。

PCB板由铜箔、树脂、玻璃布等材料组成。每种材料的物理和化学性质都不同。压合在一起后，不可避免地会产生残余热应力而导致变形。同时，在PCB加工过程中，高温、机械切割、湿处理等工艺也会对PCB的变形产生重要影响。总之，PCB变形的塬因复杂多样。如何减少或消除不同材料特性或加工引起的变形，成为PCB厂商面临的复杂问题之一。

PCB板 变形塬因分析

PCB板的变形需要从材料、结构、图形分佈、加工工艺等方面进行研究，本文将对变形的各种塬因及改进方法进行分析阐述。

电路板上不均匀的铜表面区域会加剧弯曲和翘曲。

一般电路板都会设计大面积的铜箔接地，有时VCC当这些大面积的铜箔不能均匀分佈在同一块电路板上时，就会造成吸热散热不均的问题。PCB board当然，电路板也会受热膨胀和收缩。如果不能同时实现膨胀和收缩，就会产生不同的应力和变形。这时，如果板子的温度已经达到TG值，板子就会开始软化，导致变形。

电路板上每一层的过孔(vias)都会限制电路板的膨胀和收缩。

现在大多数电路板都是多层板，层与层之间有铆钉状的连接点(过孔)。连接点分为通孔、盲孔和埋孔。有连接点的地方，板子伸缩的作用就会受到限制，间接造成板子的弯曲和翘曲

PCB板 变形的塬因如下

(1)电路板本身的重量会导致电路板下垂变形

一般焊锡炉会用链条带动电路板在焊锡炉内向前移动，即以电路板的两侧为支点支撑整块电路板。如果板子上有较重的零件，或者板子的尺寸过大，由于自身的种子量，会出现中间凹陷的现象，导致板子弯曲。

(2) V-CUT和连接条的深度会影响面板的变形

基本上，V-CUT是破坏板结构的罪魁祸首，因为V-CUT是在塬来的大片板材上开槽，所以V-CUT的地方容易变形。

2.1 层合板材料、结构和图形对板变形的影响分析

PCB板由芯板、半固化片和外层铜箔组成。芯板和铜箔的变形取决于两种材料的CTE;

铜箔的CTE约为17x10-6;

FR-4基板在Z方向的CTE在TG点为(50～70)×10-6;

在Tg点以上为(250~350)x10-6，由于玻璃布的存在，X方向的CTE与铜箔相似。

造成的变形 PCB板 加工

PCB变形的塬因非常复杂，可分为热应力和机械应力。热应力主要在压製过程中产生，机械应力主要在堆叠、搬运和烘烤过程中产生。下面按流程顺序简单讨论一下。

覆铜板：覆铜板均为双面板，结构对称，无图形。铜箔与玻璃布的CTE几乎相同，因此在压製过程中不会产生因CTE不同而引起的变形。但由于覆铜板压机尺寸较大，且热板不同区域的温差不同，在压合过程中，不同区域的树脂固化速度和程度会略有不同。同时，不同升温速率下的动态粘度也有较大差异，因此也会产生因固化工艺不同而引起的局部应力。一般这种应力在压制后会保持平衡，但在以后的加工中会逐渐释放并产生变形。

层压：PCB层压过程是产生热应力的主要过程。上一节分析了不同材料或结构引起的变形。与覆铜板类似，也会产生因固化工艺不同而引起的局部应力。由于更厚的厚度、多样化的图案分佈和更多的半固化芯片，PCB的热应力比CCL更难消除。PCB板中的应力在随后的钻孔、成型或烧烤过程中释放，导致板的变形。

阻焊、字符烘烤工艺：由于阻焊油墨在固化过程中不能相互堆叠，因此PCB板将垂直放置在架子上进行固化。阻焊温度150℃左右，刚好超过中低Tg材料的TG点。Tg点以上的树脂处于高弹性状态，板材在自重或烘箱大风的作用下容易变形。

热风整平：锡炉温度225℃～265℃，时间3s-6s。热风温度为280℃～300℃。焊锡整平后，将板材从常温送入锡炉，出料后两分鐘内进行常温后处理水洗。整个热风整平过程是一个突然的加热和冷却过程。由于电路板的材料不同，结构不均匀，在冷热过程中难免会出现热应力，从而产生微应变和整体变形翘曲区。

存放：半成品阶段的PCB板一般牢固地插在货架上。存放时货架鬆紧度调整不当或板材堆放不当，都会造成板材机械变形。特别是对于小于2.0mm的板材，影响更为严重。

预防 PCB板 翘曲

印刷电路板的翘曲对印刷电路板的生产有很大的影响。翘曲也是电路板生产过程中的重要问题之一。带元件的板子焊接后弯曲，元件脚难以整齐。电路板不能安装在机箱或机器内的插座上，因此电路板的翘曲会影响整个后续过程的正常运行。目前，印刷电路板已进入表面贴装和芯片安装时代，对PCB翘曲度的要求越来越高。所以我们需要找出为什么半路Gang会翘曲。

1、工程设计：PCB设计注意事项：层间预浸料的排列要对称，例如1-2层和5-6层的厚度和预浸料的片数要一致，否则层压后容易翘曲。B、多层芯板和预浸料应使用同一供应商的产品。C.外A面和B面的电路图面积应尽量接近。如果A面是大铜面，B面只有几根导线，蚀刻后的印製板很容易翘曲。如果两侧的线面积差太大，可以在稀疏的一侧增加一些独立的网格来平衡。

2、裁板前烘乾：覆铜板下料前烘乾(150℃8±2小时)的目的是去除板材中的水分，同时使板材中的树脂完全固化，进一步消除板内残余应力，有助于防止板翘曲。目前很多双面、多层板还坚持下料前或下料后的烘烤步骤。但是，在一些板厂中也有一些例外。目前各个PCB厂的干燥时间并不一致，从4小时到10小时不等。建议根据生产的印刷电路板的等级和客户的翘曲要求来确定乾燥时间。这两种方法都是可行的，建议将板子切开晾乾。

3、预浸料的经纬向：层压后经纬向收缩率不同，因此在下料和层压时必须区分经纬向。否则很容易造成贴合后成品板翘曲，即使对烘板加压也难以纠正。造成多层板翘曲的塬因很多是层压时预浸料的经纬向分不清，乱堆放造成的。如何区分经度和纬度?对于铜箔，长边是纬度，短边是经度。如果不确定，请联繫製造商或供应商。

在烘箱中研磨树脂 4 小时后，在 4 摄氏度后消除层压板的应力。

5、电镀时必须将薄板校直：当採用0.4～0.6mm超薄多层板进行板面电镀和图文电镀时，应製作专用夹辊。薄板夹在自动电镀线上的飞车上后，整个飞车上的夹辊应与圆桿连接，将滚轮上的所有板材校直，使电镀后的板材不变形. 如果没有这样的措施，电镀20-30微米的铜层后薄板会弯曲，很难补救。

6、热风整平后的电路板冷却：PCB在热风整平过程中受到焊锡槽高温(约250℃)的影响。取出后应放在平整的大理石或钢板上自然冷却，然后送后处理机清洗。这有利于电路板的防翘曲。一些工厂为了提高铅锡表面的亮度，热风整平后立即将板放入冷水中，几秒鐘后取出进行后处理。一热一冷的影响可能会导致某些类型的板材发生翘曲、分层或起泡。此外，可在设备上安装气浮床进行冷却。

7、翘曲板处理：在管理有序的工厂，最终检验对印製板进行100%平整度检验。将所有不合格的板材挑出放入烘箱，150℃重压乾燥3-6小时，重压自然冷却。然后通过洩压取出板并检查平整度。这样可以节省一些板子。有些木板需要晾乾压两叁次才能平整。上海华宝代理的气动板翘矫直机已被上海贝尔使用，在修復PCB翘曲方面有很好的效果。如果不执行上述防翘曲工艺措施，有些板子就没有用了，只能报废。

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