PCB組裝時要注意翹曲和熱剖面問題

彎曲的印刷電路板（PCB）不能在平坦的臺式機(jī)上擺放。盡管有幾種原因可以導(dǎo)致這種情況發(fā)生，但是有兩種導(dǎo)致板翹曲的具體原因。其中一個與布局相關(guān)，而另一個與流程相關(guān)。如果在開始組裝之前發(fā)現(xiàn)PCB翹曲，則說明布局和制造之間出現(xiàn)了問題。如果PCB在之前是平坦的，但在組裝后發(fā)現(xiàn)翹曲，則可能是在制造和組裝之間出現(xiàn)問題。但是，直到PCB通過回流爐后，才會出現(xiàn)一些制造問題。

解決根本原因通常是一個反復(fù)的過程。要與制造廠或裝配廠討論此問題，需要收集一些其他信息。這可能是每英寸的翹曲量，板的尺寸及其厚度。連同這些信息一起，可能需要考慮銅的澆注，組件的放置及其尺寸，前提是電路板設(shè)計是內(nèi)部的。

根據(jù)以上信息，與設(shè)計公司，制造廠或裝配廠進(jìn)行的討論可能有助于突出翹曲的問題和原因。一旦排除了設(shè)計問題，可能有必要確定它是否與制造或組裝有關(guān)，這將導(dǎo)致下一步確定問題的解決方案。

導(dǎo)致翹曲的設(shè)計問題

可能會有一些模糊的設(shè)計問題導(dǎo)致PCB翹曲。為了能夠在進(jìn)行制造或組裝之前消除它們，有必要了解主要的設(shè)計因素：

l 奇怪的形狀或較大的切口-在任何階段都可能導(dǎo)致相當(dāng)大的翹曲

l 薄板-與組件的數(shù)量和大小有關(guān)，可能導(dǎo)致組裝后變形

l 較重的組件組合在一起-可能在組裝過程中引起翹曲。熱塊的作用類似于散熱器，導(dǎo)致膨脹不均且PCB上的焊接不均勻

l 銅澆注量不均勻—盡管銅和聚酰亞胺/ FR-4的熱膨脹匹配，但匹配并不精確。對于一側(cè)或拐角處的大量銅澆注，這種差異被放大，從而導(dǎo)致在制造或組裝過程中發(fā)生翹曲。這可能需要設(shè)計者將固態(tài)銅倒入斜線以減少翹曲。

導(dǎo)致變形的與組裝相關(guān)的問題

聚酰亞胺和FR-4都從環(huán)境中吸收水分。如果在組裝前將一堆裸板存放了一段時間，通常將其在80-150°C的溫度下烘烤至少3小時以驅(qū)除水分。冷卻至室溫后即可開始組裝。一些電路板供應(yīng)商在裝運前用干燥劑對產(chǎn)品進(jìn)行真空密封，如果在一次組裝過程中沒有用完整個包裝，則必須將干燥劑與剩余的密封件重新密封。

大板的翹曲可能與板進(jìn)入回流爐的方向有關(guān)。將較大的尺寸平行于烤箱的傳送帶放置，可以防止PCB邊緣與其中部之間的加熱不均勻。大板可能需要在PCB的中央提供額外的支撐，并且可能需要添加載體?；亓髌陂g，柔性PCB也可能需要類似的支持。

通常，將小型PCB組合在一起以形成面板，以提高組裝效率。組裝后，操作員手動將它們分成單獨的PCB。制造商遵循兩種簡化分離過程的方法-分離和v評分。在分離過程中，較小的PCB之間的大部分材料都被切掉了，只剩下很小的焊盤。如果面板化很大，這些切口可能會導(dǎo)致變形。V刻痕是一種替代方法，其中V形凹槽形成分離線，而不是移除PCB的一部分。這樣可以防止面板在組裝過程中翹曲，但允許操作員輕松地將面板分開。

盡管三區(qū)回流焊爐足以進(jìn)行錫/鉛焊接，但隨著RoHS工藝和無鉛焊接的出現(xiàn)，回流焊爐的工作溫度更高。此外，為減少回流時對PCB和組件的熱沖擊，溫度逐漸分布在幾個區(qū)域上，有時多達(dá)6到9個，其中一個或多個區(qū)域的設(shè)置錯誤的可能性更大。

翹曲也可能是由烤箱裝載引起的。如果同時對回流焊爐中的一定數(shù)量的板進(jìn)行了特定PCB的熱成型，則在隨后的運行中，如果板數(shù)量較少，則爐溫可能會升高。由于烤箱中板的數(shù)量會影響熱負(fù)荷，因此熱量需求可能不足以維持較小批量PCB的典型回流曲線。

回流爐的氣流出口堵塞也可能導(dǎo)致特定PCB的溫度-時間曲線發(fā)生變化，從而導(dǎo)致加熱不均，從而導(dǎo)致翹曲。同樣，由于助焊劑積聚而造成的孔板堵塞也可能限制強(qiáng)制對流，從而導(dǎo)致板不均勻加熱。

防止PCB翹曲

對于用于表面貼裝技術(shù)的PCB，IPC-6012標(biāo)準(zhǔn)將最大外傾角和扭曲或翹曲定義為0.75％，而對于其他類型（通孔技術(shù)），則放寬至1.5％。但是，大多數(shù)處理雙層/多層板的電子裝配廠都希望將翹曲限制在0.7-0.75％之間。使用SMD和BGA的厚度約為1.6 mm的剛性PCB只能承受0.5％的翹曲，而使用PoP的其他PCB只能承受0.3％或更小的翹曲。

組裝前正確存放PCB對于防止翹曲至關(guān)重要。在其邊緣堆疊PCB不能保證它們始終保持垂直，并且PCB的總重量最終會導(dǎo)致彎曲。因此，將它們水平地存儲在平坦的表面上是必不可少的。

PCB通常會吸收周圍的水分。理想的解決方案是將它們存儲在溫度和濕度可控的區(qū)域。在控制整個商店內(nèi)的環(huán)境不切實際的地方，使用干燥劑控制密封容器內(nèi)的水分也可能有助于防止PCB在儲存過程中吸收水分。

由于PCB制造商利用熱量來形成多層板，因此將熱量重新施加到翹曲的裸板上也應(yīng)有助于將它們矯直。這可能需要在加熱的光滑鋼板之間用力壓板3至6小時，然后將PCB烘烤2至3次