PCB 板變形原因分析

關(guān)于 PCB 板的變形，可以從設(shè)計(jì)、材料、生產(chǎn)過(guò)程等幾方面來(lái)進(jìn)行分析，這里簡(jiǎn)單地闡述下，供大家參考。

設(shè)計(jì)方面：

（1）漲縮系數(shù)匹配性

一般電路板上都會(huì)設(shè)計(jì)有大面積的銅箔來(lái)當(dāng)作接地之用，有時(shí)候 Vcc 層也會(huì)有設(shè)計(jì)有大面積的銅箔，當(dāng)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(shí)候，就會(huì)造成吸熱與散熱速度不均勻的問(wèn)題，電路板當(dāng)然也會(huì)熱脹冷縮，但如果漲縮不能匹配，就會(huì)造成不同的應(yīng)力變化，最終引發(fā)變形，這時(shí)候，板子的溫度如果已經(jīng)達(dá)到了 Tg 值，板子就會(huì)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(diǎn)(vias，過(guò)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(huì)有像鉚釘一樣的連接點(diǎn)（通孔、盲孔、埋孔），在有連結(jié)點(diǎn)的地方，會(huì)限制板子熱漲冷縮的效果，也會(huì)間接造成板彎與板翹。

（3）V-cut 的設(shè)計(jì)會(huì)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?yàn)?V-cut 就是在原來(lái)一大張的板材上切出溝槽來(lái)，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(guò)，通常情況下，不會(huì)將樹脂與玻纖布在 CTE 上進(jìn)行區(qū)分，而是統(tǒng)一作為介質(zhì)層進(jìn)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(shí)，造成的變化也不一樣。當(dāng)這種變化體現(xiàn)在形變上時(shí)，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(wèn)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(guò)程方面：

PCB 板加工過(guò)程的變形原因同樣非常復(fù)雜，可分為熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致。其中熱應(yīng)力主要產(chǎn)生于壓合過(guò)程中，機(jī)械應(yīng)力主要產(chǎn)生板件堆放、搬運(yùn)、烘烤過(guò)程中，下面按流程順序做簡(jiǎn)單討論：

（1）覆銅板來(lái)料

覆銅板大多為雙面板，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，無(wú)圖形，銅箔與玻纖布 CTE 相差無(wú)幾，所以在壓合過(guò)程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生因 CTE 不同引起的變形。但是，覆銅板壓機(jī)尺寸大，熱盤不同區(qū)域存在溫差，會(huì)導(dǎo)致壓合過(guò)程中不同區(qū)域樹脂固化速度和程度有細(xì)微差異，同時(shí)不同升溫速率下的動(dòng)黏度也有較大差異，所以也會(huì)產(chǎn)生由于固化過(guò)程差異帶來(lái)的局部應(yīng)力。一般這種應(yīng)力會(huì)在壓合后維持平衡，但會(huì)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(guò)程差異帶來(lái)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(huì)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(shí)不能互相堆疊，所以 PCB 板都會(huì)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(qiáng)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(shí)，錫爐溫度為 225℃~265℃，時(shí)間為 3S-6S，熱風(fēng)溫度為 280℃~300℃。焊料整平時(shí)，板從室溫進(jìn)錫爐，出爐后兩分鐘內(nèi)，又進(jìn)行室溫的后處理水洗。整個(gè)熱風(fēng)焊料整平過(guò)程為驟熱驟冷過(guò)程。由于電路板材料不同，結(jié)構(gòu)又不均勻，在冷熱過(guò)程中必然會(huì)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(guò)程中堆疊放板等，都會(huì)使板件產(chǎn)生機(jī)械變形。尤其對(duì)于 2.0mm 以下的薄板，影響更為嚴(yán)重。

（2）電路板本身的重量會(huì)造成板子凹陷變形

一般回焊爐都會(huì)使用鏈條來(lái)帶動(dòng)電路板于回焊爐中的前進(jìn)，也就是以板子的兩邊當(dāng)支點(diǎn)撐起整片板子，如果板子上面有過(guò)重的零件，或是板子的尺寸過(guò)大，就會(huì)因?yàn)楸旧淼姆N量而呈現(xiàn)出中間凹陷的現(xiàn)象，造成板彎。

華秋電子致力于成為全球最優(yōu)秀的高可靠多層板制造商之一，將會(huì)在此方向上矢志不渝地努力，我們?cè)谠O(shè)計(jì)、材料、生產(chǎn)過(guò)程中都嚴(yán)格把關(guān)，只為最終能夠?qū)⒏呖煽康?PCB 板送到您的手上。

在以往傳統(tǒng)的方式中，設(shè)計(jì)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(wèn)題。此模式導(dǎo)致企業(yè)需重復(fù)開發(fā)、采購(gòu)元件、調(diào)試等，在新產(chǎn)品導(dǎo)入過(guò)程花費(fèi)大量的技術(shù)投入和資金。

基于上述問(wèn)題，華秋電子特別推出 DFM 可制造性分析軟件，充當(dāng)設(shè)計(jì)、制造中上下串聯(lián)的橋梁，為 PCB 設(shè)計(jì)端和生產(chǎn)制造端提供符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的檢查規(guī)則，一系列問(wèn)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(wèn)題，并提供高效可靠的解決問(wèn)題方案，可極大程度為企業(yè)增效降本。

此外，華秋電子在各生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)布局了智能化、自動(dòng)化設(shè)備，全流程采用 MES 系統(tǒng)自動(dòng)數(shù)據(jù)收集、分析、預(yù)警系統(tǒng)，打通決策端與生產(chǎn)端之間的信息斷層，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理從訂單產(chǎn)生到生產(chǎn)出貨等流程中的不合格項(xiàng)，降低產(chǎn)品不良率，降低成本，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的規(guī)范化和有效性。

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關(guān)于華秋

華秋電子，成立于 2011 年，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的電子產(chǎn)業(yè)一站式服務(wù)平臺(tái)，國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。華秋以“匠心服務(wù)與合作共贏”為經(jīng)營(yíng)理念，布局電子發(fā)燒友網(wǎng)、項(xiàng)目方案開發(fā)、DFM 軟件、PCB 智能工廠、PCB 電商、元器件電商、元器件倉(cāng)儲(chǔ)中心、SMT/PCBA 加工廠等多個(gè)生態(tài)模塊，為全球 30 萬(wàn)+客戶提供了高品質(zhì)、短交期、高性價(jià)比的一站式服務(wù)。