PCB 板變形原因分析

關于 PCB 板的變形，可以從設計、材料、生產過程等幾方面來進行分析，這里簡單地闡述下，供大家參考。

設計方面：

（1）漲縮系數匹配性

一般電路板上都會設計有大面積的銅箔來當作接地之用，有時候 Vcc 層也會有設計有大面積的銅箔，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，就會造成不同的應力變化，最終引發(fā)變形，這時候，板子的溫度如果已經達到了 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點(vias，過孔)限制板子漲縮

現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 的設計會影響拼板變形量

V-cut 很容易成為外力導致 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（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、介質層組成，而樹脂與玻纖布，則構成介質層。不過，通常情況下，不會將樹脂與玻纖布在 CTE 上進行區(qū)分，而是統一作為介質層進行考量。

因銅箔與介質層的材料不一樣，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。當這種變化體現在形變上時，兩者之間的差異，則體現為 PCB 板變形。

（2）材料本身的局部差異

關于材料本身的問題，極為復雜，例如厚度不均勻，在此不作深入探討。

生產過程方面：

PCB 板加工過程的變形原因同樣非常復雜，可分為熱應力和機械應力導致。其中熱應力主要產生于壓合過程中，機械應力主要產生板件堆放、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，結構對稱，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，所以也會產生由于固化過程差異帶來的局部應力。一般這種應力會在壓合后維持平衡，但會在日后的加工中逐漸釋放產生變形。

（2）壓合

壓合工序是多層 PCB 板產生熱應力的主要流程。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，其熱應力也會比覆銅板更多更難以消除。而 PCB 板中存在的應力，在后繼鉆孔、外形、烘烤等流程中釋放，導致板件產生變形。

（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作用下變形。

（4）熱風焊料整平

通常在熱風焊料整平時，錫爐溫度為 225℃~265℃，時間為 3S-6S，熱風溫度為 280℃~300℃。焊料整平時，板從室溫進錫爐，出爐后兩分鐘內，又進行室溫的后處理水洗。整個熱風焊料整平過程為驟熱驟冷過程。由于電路板材料不同，結構又不均勻，在冷熱過程中必然會出現熱應力，導致微觀應變和整體變形，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，架子松緊調整的不合適，或者存放過程中堆疊放板等，都會使板件產生機械變形。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出中間凹陷的現象，造成板彎。

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