【干貨分享】PCB板變形原因！不看不知道

關(guān)于 PCB 板的變形，可以從設(shè)計、材料、生產(chǎn)過程等幾方面來進行分析，這里簡單地闡述下，供大家參考。

設(shè)計方面：

(1)漲縮系數(shù)匹配性

一般電路板上都會設(shè)計有大面積的銅箔來當作接地之用，有時候 Vcc 層也會有設(shè)計有大面積的銅箔，當這些大面積的銅箔不能均勻地分佈在同一片電路板上的時候，就會造成吸熱與散熱速度不均勻的問題，電路板當然也會熱脹冷縮，但如果漲縮不能匹配，就會造成不同的應(yīng)力變化，最終引發(fā)變形，這時候，板子的溫度如果已經(jīng)達到了 Tg 值，板子就會開始軟化，并在固化后，變成永久的變形。

(2)電路板上各層的連結(jié)點(vias，過孔)限制板子漲縮

現(xiàn)今的電路板大多為多層板，而且層與層之間，會有像鉚釘一樣的連接點(通孔、盲孔、埋孔)，在有連結(jié)點的地方，會限制板子熱漲冷縮的效果，也會間接造成板彎與板翹。

(3)V-cut 的設(shè)計會影響拼板變形量

V-cut 很容易成為外力導(dǎo)致 PCB 板變形的元兇，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。

材料方面：

(1)熱膨脹系數(shù)(CTE)差異

PCB 板，通常采用 FR-4 覆銅板最為板材，而 FR-4 覆銅板由銅箔、介質(zhì)層組成，而樹脂與玻纖布，則構(gòu)成介質(zhì)層。不過，通常情況下，不會將樹脂與玻纖布在 CTE 上進行區(qū)分，而是統(tǒng)一作為介質(zhì)層進行考量。

因銅箔與介質(zhì)層的材料不一樣，其 CTE 自然不一樣，因此在受溫度影響時，造成的變化也不一樣。當這種變化體現(xiàn)在形變上時，兩者之間的差異，則體現(xiàn)為 PCB 板變形。

(2)材料本身的局部差異

關(guān)于材料本身的問題，極為復(fù)雜，例如厚度不均勻，在此不作深入探討。

生產(chǎn)過程方面：

PCB 板加工過程的變形原因同樣非常復(fù)雜，可分為熱應(yīng)力和機械應(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

覆銅板大多為雙面板，結(jié)構(gòu)對稱，無圖形，銅箔與玻纖布 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

壓合工序是多層 PCB 板產(chǎn)生熱應(yīng)力的主要流程。與覆銅板壓合類似，受固化過程差異帶來的局部應(yīng)力影響，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以消除。而 PCB 板中存在的應(yīng)力，在后繼鉆孔、外形、烘烤等流程中釋放，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，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

通常在熱風(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，形成翹曲。

其他方面：

(1)存放

PCB 板在半成品階段的存放，一般都豎直插在架子中，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，影響更為嚴重。

(2)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，就會因為本身的種量而呈現(xiàn)出中間凹陷的現(xiàn)象，造成板彎。

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在以往傳統(tǒng)的方式中，設(shè)計與制造分割為上下兩部分，由于缺乏數(shù)字信息協(xié)同性，以致產(chǎn)品制造完成后才發(fā)現(xiàn)問題。此模式導(dǎo)致企業(yè)需重復(fù)開發(fā)、采購元件、調(diào)試等，在新產(chǎn)品導(dǎo)入過程花費大量的技術(shù)投入和資金。

基于上述問題，華秋電子特別推出 DFM 可制造性分析軟件，充當設(shè)計、制造中上下串聯(lián)的橋梁，為 PCB 設(shè)計端和生產(chǎn)制造端提供符合行業(yè)標準的檢查規(guī)則，一系列問題均以數(shù)據(jù)形式呈現(xiàn)。由于華秋 DFM 軟件可在制造前發(fā)現(xiàn)問題，并提供高效可靠的解決問題方案，可極大程度為企業(yè)增效降本。

審核編輯：湯梓紅