PCB科技 - PCB板變形有這麼多危害，為什麼PCB板會翹曲？

的危害PCB板 deformation

在自動表面貼裝線中，如果電路板不平整，會導致定位不準確，元件無法插入或安裝到板孔和表面貼裝墊上，甚至會使自動插入機崩潰。 帶有元件的電路板在焊接後彎曲，囙此很難修剪元件引脚。 該電路板無法安裝在主機殼或機器中的插座上，囙此裝配廠也非常擔心電路板翹曲。 現時，表面貼裝科技正朝著高速、智能化方向發展，這對作為各種元器件之家的PCB板提出了更高的平面度要求。

IPC標準特別指出，帶SMD的PCB板的允許變形為0.75%，不帶SMD的PCB板的允許變形為1.5%。 事實上，為了滿足高速和高速安裝的需要，一些電子組裝製造商對變形有更嚴格的要求。 例如，我們公司有幾個客戶要求允許變形為0.5%，甚至一些個別客戶要求0.3%。

PCB板由銅箔、樹脂、玻璃布等資料組成。 每種資料的物理和化學性質不同。 壓合後，不可避免地會產生殘餘熱應力並導致變形。 同時，在PCB加工過程中，高溫、機械切割、濕法處理等過程也會對PCB的變形產生重要影響。 總之，PCB變形的原因是複雜多樣的。 如何减少或消除由不同資料效能或加工引起的變形已成為PCB製造商面臨的複雜問題之一。

原因分析PCB板 deformation

PCB板的變形需要從資料、結構、圖形分佈、加工工藝等方面進行研究。本文將分析和闡述各種變形原因和改進方法。

電路板上不均勻的銅表面積將加劇彎曲和翹曲。

一般電路板將設計大面積銅箔接地，有時VCC當這些大面積銅箔不能均勻分佈在同一電路板上時，會造成吸熱和散熱不均勻的問題。 當然，電路板也會因熱而膨脹和收縮。 如果膨脹和收縮不能同時實現，則會引起不同的應力和變形。 此時，如果電路板的溫度達到TG值，電路板將開始軟化，導致變形。

電路板上每層的過孔將限制電路板的膨脹和收縮。

如今，大多數電路板都是多層板，層之間有鉚釘狀的連接點（過孔）。 連接點分為通孔、盲孔和埋孔。 在有連接點的地方，電路板膨脹和收縮的影響將受到限制，並間接導致電路板的彎曲和翹曲

原因PCB板變形如下

（1）電路板本身的重量會導致電路板下垂和變形

通常，釺焊爐會使用鏈條驅動電路板在釺焊爐中向前移動，即用電路板的兩側作為支點來支撐整個電路板。 如果板上有較重的零件，或板的尺寸過大，則會因其自身的種子量而在中間出現凹陷現象，導致板材彎曲。

（2）V形切口和連接條的深度會影響面板的變形

基本上，V形切口是破壞板結構的罪魁禍首，因為V形切口是在原來的大板片上切割凹槽，所以V形切口的位置容易變形。

2.1層壓板資料、結構和形狀對板材變形的影響分析

PCB板由芯板、半固化板和外層銅箔組成。 芯板和銅箔的變形取決於兩種資料的熱膨脹係數；

銅箔的熱膨脹係數約為17x10-6.；

FR-4襯底在Z方向的熱膨脹係數在TG點為（50～70）x10-6；

在Tg點以上為（250～350）x10-6，由於玻璃布的存在，X方向的熱膨脹係數類似於銅箔。

由以下原因引起的變形 PCB板處理

印刷電路板的變形原因非常複雜，可分為熱應力和機械應力。 熱應力主要在壓制過程中產生，機械應力主要在堆疊、搬運和烘烤過程中產生。 以下是按過程順序進行的簡要討論。

覆銅板：覆銅板均為雙面板，結構對稱，無圖形。銅箔與玻璃布的熱膨脹係數幾乎相同，囙此在壓制過程中不會因熱膨脹係數不同而產生變形。 然而，由於覆銅板壓力機的尺寸較大，以及熱板不同區域的溫度差异，在壓制過程中，不同區域的樹脂固化速度和程度略有差异。 同時，不同升溫速率下的動態粘度也有較大差异，囙此在固化過程中也會產生由差异引起的局部應力。 一般來說，這種應力在壓制後會保持平衡，但在以後的加工中會逐漸釋放並產生變形。

層壓：PCB層壓過程是產生熱應力的主要過程。 上一節分析了不同資料或結構引起的變形。 與覆銅板類似，固化過程中的差异也會產生局部應力。 由於厚度更厚、圖案分佈多樣化和半固化晶片更多，PCB的熱應力比CCL越來越難以消除。 PCB板中的應力在以下鑽孔、成型或燒烤過程中釋放，導致板變形。

阻焊板、字元烘烤工藝：由於阻焊油墨在固化過程中無法相互堆疊，PCB板將垂直放置在貨架上進行固化。 阻焊溫度約為150℃，剛好超過中、低TG資料的TG點。 Tg點以上的樹脂處於高彈性狀態，板材在自重或烘箱大風的作用下容易變形。

熱風焊料流平：錫爐溫度為225℃～265℃，時間為3s-6s。 熱空氣的溫度為280℃～300℃。 焊料平整後，將板從室溫送入錫爐，並在放電後兩分鐘內進行室溫下的後處理水洗。 整個熱風焊料流平過程是一個突然加熱和冷卻的過程。 由於電路板資料的不同和結構的不均勻性，在冷熱過程中不可避免地會出現熱應力，產生微應變和整體變形翹曲區。

貯存：PCB板在半成品階段一般牢固地插入貨架。 在儲存過程中，貨架鬆緊度或板材堆放不當會導致板材機械變形。 特別是對於小於2.0毫米的板材，影響更為嚴重。

除了上述因素外，還有許多因素影響PCB變形。

預防 PCB板 翹曲

印刷電路板的翹曲對印刷電路板的生產有很大的影響。 翹曲也是電路板生產過程中的重要問題之一。 帶有元件的板焊接後彎曲，元件脚難以整齊。 電路板不能安裝在機器的主機殼或插座上，囙此電路板的翹曲將影響整個後續過程的正常運行。 現時，印刷電路板已進入表面貼裝和晶片安裝時代，對PCB翹曲的要求越來越高。 囙此，我們需要找出為什麼中途幫派是扭曲。

1、工程設計：PCB設計注意事項：a.層間預浸料的排列應對稱，如1-2層和5-6層的厚度與預浸料的張數應一致，否則層壓後容易翹曲。 B、多層芯板和預浸料應使用同一供應商的產品。 C、外部A和B表面的電路圖面積應盡可能接近。 如果a面是大銅線，而B面只有幾根銅線，這種印製板蝕刻後很容易翹曲。 如果兩側的線面積差异過大，可以在稀疏側添加一些獨立網格來平衡。

2、切割前乾燥板材：下料前乾燥覆銅板（150攝氏度8±2小時）的目的是去除板材中的水分，同時使板材中的樹脂完全固化，進一步消除板材中的殘餘應力，有助於防止板材翹曲。 現時，許多雙面和多層板仍然堅持在下料之前或之後進行烘烤。 然而，在一些紙板廠也有一些例外。 現時，每家PCB工廠的乾燥時間不一致，從4小時到10小時不等。 建議根據生產的印刷電路板等級和客戶的翹曲要求確定乾燥時間。 這兩種方法都是可行的，建議對板材進行切割和乾燥。 內層也應乾燥。

3、預浸料經緯向：層壓後，經緯收縮率不同，下料層壓時必須區分經緯。 否則，層壓後很容易導致成品板翹曲，即使向乾燥板施加壓力也很難糾正。 多層板翹曲的許多原因是在層壓過程中預浸料的經緯方向沒有明確區分，這是由隨機堆疊引起的。 如何區分經緯度？ 對於銅箔，長邊是緯度，短邊是經度。 如果不確定，請聯系製造商或供應商。

在烘箱中研磨樹脂4小時後，在4℃後消除層壓板上的應力。

5、電鍍時需將薄板拉直：當使用0.4 0.6 mm超薄多層板進行板面電鍍和圖形電鍍時，應製作專用夾緊輥。 將薄板夾在自動電鍍線上的飛母線上後，整個飛母線上的夾持輥用圓杆連接，將輥上的所有板矯直，使電鍍後的板不變形。 如果沒有這樣的措施，薄板在電鍍20-30微米銅層後會彎曲，很難補救。

6. Board cooling after hot air leveling: PCB is impacted by 高溫 of solder bath (about 250 degree Celsius) during hot air leveling. 被取出後, 應放置在平整的大理石或鋼板上自然冷卻, and then sent to the post 過程or for cleaning. 這有利於防止紙板翹曲. 為了提高鉛錫表面的亮度, 一些工廠在熱風整平後立即將板材放入冷水中, 幾秒鐘後取出進行後處理. 一熱一冷的衝擊可能導致翹曲, 某些類型板上的分層或起泡. 此外, 可在設備上安裝氣浮床進行冷卻.

7、整經板處理：在管理有序的工廠內，最終檢驗時對印製板進行100%平整度檢驗。 將所有不合格的板材挑出放入烤箱，在150攝氏度下高壓乾燥3-6小時，並在高壓下自然冷卻。 然後卸壓取出板材，檢查平整度。 這樣可以節省一些電路板。 一些木板需要乾燥並壓兩到3次才能平整。 上海貝爾公司使用了上海華寶代理的氣動板翹曲矯直機，對PCB翹曲的修復有很好的效果。 如果不執行上述防翹曲工藝措施，某些板材將無法使用，只能報廢。