上周推文《如何判斷 PCB 板是否變形？》，華秋干貨鋪為大家解析了如何判斷 PCB 板是否變形。那么，現(xiàn)在再一起來(lái)看看 PCB 板之所以會(huì)變形的原因。

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(kāi)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(shù)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(shù)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(chēng)，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(pán)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(shù)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(lèi)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。

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