PCB 板變形的原因

（1）電路板本身的重量會造成板子凹陷變形

一般回焊爐都會使用鏈條來帶動電路板于回焊爐中的前進,也就是以板子的兩邊當(dāng)支點撐起整片板子.

如果板子上面有過重的零件,或是板子的尺寸過大,就會因為本身的重量而呈現(xiàn)出中間凹陷的現(xiàn)象,造成板彎.

（2）V-Cut 的深淺及連接條會影響拼板變形量

基本上 V-Cut 就是破壞板子結(jié)構(gòu)的元兇,因為 V-Cut 就是在原來一大張的板材上切出溝槽來,所以 V-Cut 的地方就容易發(fā)生變形.

壓合材料、結(jié)構(gòu)、圖形對板件變形的影響：

PCB 板由芯板和半固化片以及外層銅箔壓合而成,其中芯板與銅箔在壓合時受熱變形,變形量取決于兩種材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）.

銅箔的熱膨脹系數(shù)（CTE）為 17X10-6 左右；而普通 FR-4 基材在 Tg 點下 Z 向 CTE 為（50~70）X10-6；TG 點以上為（250~350）X10-6,X 向 CTE 由于玻璃布存在,一般與銅箔類似.

PCB板加工過程中引起的變形

PCB 板加工過程的變形原因非常復(fù)雜可分為熱應(yīng)力和機械應(yīng)力兩種應(yīng)力導(dǎo)致.

其中熱應(yīng)力主要產(chǎn)生于壓合過程中,機械應(yīng)力主要產(chǎn)生板件堆放、搬運、烘烤過程中.下面按流程順序做簡單討論.

1. 覆銅板來料：

覆銅板均為雙面板,結(jié)構(gòu)對稱,無圖形,銅箔與玻璃布 CTE 相差無幾,所以在壓合過程中幾乎不會產(chǎn)生因 CTE 不同引起的變形.

但是,覆銅板壓機尺寸大,熱盤不同區(qū)域存在溫差,會導(dǎo)致壓合過程中不同區(qū)域樹脂固化速度和程度有細微差異,同時不同升溫速率下的動黏度也有較大差異,所以也會產(chǎn)生由于固化過程差異帶來的局部應(yīng)力.

一般這種應(yīng)力會在壓合后維持平衡,但會在日后的加工中逐漸釋放產(chǎn)生變形.

2. 壓合：

PCB 壓合工序是產(chǎn)生熱應(yīng)力的主要流程,與覆銅板壓合類似,也會產(chǎn)生固化過程差異帶來的局部應(yīng)力,PCB 板由于厚度更厚、圖形分布多樣、半固化片更多等原因,其熱應(yīng)力也會比覆銅板更多更難消除.

而 PCB 板中存在的應(yīng)力,在后繼鉆孔、外形或者燒烤等流程中釋放,導(dǎo)致板件產(chǎn)生變形.

3. 阻焊、字符等烘烤流程：

由于阻焊油墨固化時不能互相堆疊,所以 PCB 板都會豎放在架子里烘板固化,阻焊溫度 150℃左右,剛好超過中低 Tg 材料的 Tg 點,Tg 點以上樹脂為高彈態(tài),板件容易在自重或者烘箱強風(fēng)作用下變形.

4. 熱風(fēng)焊料整平：

普通板熱風(fēng)焊料整平時錫爐溫度為 225℃~265℃,時間為 3S-6S.熱風(fēng)溫度為 280℃~300℃.

焊料整平時板從室溫進錫爐,出爐后兩分鐘內(nèi)又進行室溫的后處理水洗.整個熱風(fēng)焊料整平過程為驟熱驟冷過程.

由于電路板材料不同,結(jié)構(gòu)又不均勻,在冷熱過程中必然會出現(xiàn)熱應(yīng)力,導(dǎo)致微觀應(yīng)變和整體變形翹曲.

5. 存放：

PCB 板在半成品階段的存放一般都豎插在架子中,架子松緊調(diào)整的不合適,或者存放過程中堆疊放板等都會使板件產(chǎn)生機械變形.尤其對于 2.0mm 以下的薄板影響更為嚴(yán)重.

除以上因素以外,影響 PCB 板變形的因素還有很多.

PCB板翹曲變形的預(yù)防

電路板翹曲對印制電路板的制作影響是非常大的,翹曲也是電路板制作過程中的重要問題之一,裝上元器件的板子焊接后發(fā)生彎曲,組件腳很難整齊.

板子也無法裝到機箱或機內(nèi)的插座上,所以,電路板翹曲會影響到整個后序工藝的正常運作.

現(xiàn)階段印制電路板已進入到表面安裝和芯片安裝的時代,工藝對電路板翹曲的要求可謂是越來越高.所以我們要找到電路板翹曲的原因.

1. 工程設(shè)計：

A. 層間半固化片的排列應(yīng)當(dāng)對稱,例如六層板,1～2 和 5～6 層間的厚度和半固化片的張數(shù)應(yīng)當(dāng)一致,否則層壓后容易翹曲.

B. 多層板芯板和半固化片應(yīng)使用同一供應(yīng)商的產(chǎn)品.

C. 外層 A 面和 B 面的線路圖形面積應(yīng)盡量接近.若 A 面為大銅面,而 B 面*走幾根線,這種印制板在蝕刻后就很容易翹曲.如果兩面的線路面積相差太大,可在稀疏的一面加一些**的網(wǎng)格,以作平衡.

2. 下料前烘板：

覆銅板下料前烘板（150 攝氏度,時間 8±2 小時）目的是去除板內(nèi)的水分,同時使板材內(nèi)的樹脂完全固化,進一步消除板材中剩余的應(yīng)力,這對防止板翹曲是有幫助的.

目前,許多雙面、多層板仍堅持下料前或后烘板這一步驟.但也有部分板材廠例外,目前各 PCB 廠烘板的時間規(guī)定也不一致,從 4－10 小時都有,建議根據(jù)生產(chǎn)的印制板的檔次和客戶對翹曲度的要求來決定.

剪成拼板后烘還是整塊大料烘后下料,二種方法都可行,建議剪料后烘板.內(nèi)層板亦應(yīng)烘板.

3. 半固化片的經(jīng)緯向：

半固化片層壓后經(jīng)向和緯向收縮率不一樣,下料和迭層時必須分清經(jīng)向和緯向.否則,層壓后很容易造成成品板翹曲,即使加壓力烘板亦很難糾正.

多層板翹曲的原因,很多就是層壓時半固化片的經(jīng)緯向沒分清,亂迭放而造成的.

如何區(qū)分經(jīng)緯向？成卷的半固化片卷起的方向是經(jīng)向,而寬度方向是緯向；對銅箔板來說長邊是緯向,短邊是經(jīng)向,如不能確定可向生產(chǎn)商或供應(yīng)商查詢.

4. 層壓后除應(yīng)力 ：

多層板在完成熱壓冷壓后取出,剪或銑掉毛邊,然后平放在烘箱內(nèi) 150 攝氏度烘 4 小時,以使板內(nèi)的應(yīng)力逐漸釋放并使樹脂完全固化,這一步驟不可省略.

5. 薄板電鍍時需要拉直：

0.4～0.6mm 超薄多層板作板面電鍍和圖形電鍍時應(yīng)制作特殊的夾輥,在自動電鍍線上的飛巴上夾上薄板后,用一條圓棍把整條飛巴上的夾輥串起來,從而拉直輥上所有的板子,這樣電鍍后的板子就不會變形.

若無此措施,經(jīng)電鍍二三十微米的銅層后,薄板會彎曲,而且難以補救.

6. 熱風(fēng)整平后板子的冷卻：

印制板熱風(fēng)整平時經(jīng)焊錫槽（約 250 攝氏度）的高溫沖擊,取出后應(yīng)放到平整的大理石或鋼板上自然冷卻,在送至后處理機作清洗.這樣對板子防翹曲很有好處.

有的工廠為增強鉛錫表面的亮度,板子熱風(fēng)整平后馬上投入冷水中,幾秒鐘后取出再進行后處理,這種一熱一冷的沖擊,對某些型號的板子很可能產(chǎn)生翹曲,分層或起泡.

另外設(shè)備上可加裝氣浮床來進行冷卻.

7. 翹曲板子的處理：

管理有序的工廠,印制板在終檢驗時會作 100％的平整度檢查.凡不合格的板子都將挑出來,放到烘箱內(nèi),在 150 攝氏度及重壓下烘 3～6 小時,并在重壓下自然冷卻.

然后卸壓把板子取出,再作平整度檢查,這樣可挽救部分板子,有的板子需作二到三次的烘壓才能整平.若以上涉及的防翹曲的工藝措施不落實,部分板子烘壓也沒用,只能報廢.

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