PCB板为什么会变形？变形因素分析及预防措施方案解析

PCB板通过回流焊炉时大多数非常容易产生板弯板翘，比较严重得话乃至会导致元器件空焊、立碑等状况，应怎样摆脱呢？

1PCB板形变的伤害

在自动化技术表层贴片网上,线路板若不整平,会造成精准定位禁止,电子器件没法插装或贴片到木板的孔和表层贴片焊层上,乃至会碰坏全自动插电脑装机。装上电子器件的电路板焊接后产生弯折,元器件脚难以剪平齐整。木板也没法装到主机箱或机身的电源插座上,因此,组装厂遇到板翘一样是十分苦恼。现阶段的外表贴片技术性已经向着高精密、高速运行、智能化系统方位发展趋势,这就对作为各种各样电子器件家园3的PCB板明确提出了更好的平面度规定。

在IPC规范中尤其强调含有表层贴片元器件的PCB板容许的较大形变量为0.75%,沒有表层贴片的PCB板容许的较大形变量为1.5%。事实上,为达到高精密和高速运行贴片的要求,一部分电子器件装联生产厂家对形变量的规定愈发严苛,如我企业有好几个顾客规定容许的较大形变量为0.5%,乃至有某些顾客规定0.3%。

PCB板由铜泊、环氧树脂、玻璃布等原料构成,各材料科学和化工特性均不同样,压合在一起后必定会造成热内应力残余,造成形变。与此同时在PCB的生产过程中,会通过高溫、机械设备钻削、湿解决等各种各样步骤,也会对零件形变造成关键危害,总而言之可以造成PCB板形变的因素繁杂多种多样,怎样降低或清除因为原材料特点不一样或是生产加工造成的形变,变成PCB生产商遭遇的最繁杂问题之一。

2形变根本原因

PCB板的形变必须从原材料、构造、图型遍布、生产加工制造等多个层面开展科学研究，文中将对很有可能造成形变的多种理由和改进方式实现研究和论述。

电路板上的铺铜面总面积不匀称，会恶变板弯与板翘。

一般电路板上都是会设计方案有大规模的铜泊来作为接地装置的用处，有时Vcc层也会出现设计方案有大规模的铜泊，当这种大规模的铜泊不可以匀称地分佈在同一片电路板上的情况下，便会导致吸热反应与质量速率不匀称的问题，线路板自然也会热涨冷缩，假如涨缩不可以与此同时便会导致不一样的压力而形变，此刻木板的溫度假如早已做到了Tg值的限制，木板便会逐渐变软，导致永久性的形变。

电路板上各层的相互连接点(vias，过孔)会影响木板涨缩 。

现如今的线路板大多数为实木多层板，并且层与层中间会出现向螺栓一样的连接功能(vias)，相互连接点又分成埋孔、埋孔与埋孔，有相互连接点的地区会影响木板涨热缩的实际效果，也会间接性导致板弯与板翘。

3PCB板形变的缘故

（1）线路板自身的总重量会导致木板凹痕形变

一般回焊炉都是会应用传动链条来提升线路板于回焊炉中的前行，也就是以木板的两侧当支撑扛起一整片木板，假如木板上边有太重的零件，或者木板的规格过大，便会由于自身的种量而展现出正中间凹痕的状况，导致板弯。

（2）V-Cut的浓淡及联接条会危害拼板方式形变量

大部分V-Cut便是毁坏板材构造的罪魁祸首，由于V-Cut便是在原先一大张的家具板材上切出来管沟来，因此V-Cut的区域就很容易产生形变。

2.1 压合原材料、构造、图型对零件形变的响剖析

PCB板由细木工板和半干固片及其表层铜泊压合而成，在其中细木工板与铜泊在压合时遇热形变，形变量在于二种原材料的线膨胀系数（CTE）；

铜泊的线膨胀系数（CTE）为17X10-6上下；

而一般FR-4板材在Tg点一下Z向CTE为（50~70）X10-6；

TG点以上为（250~350）X10-6，X向CTE因为玻璃布存有，一般与铜泊相近。

有关TG点的注解：

高Tg印制电路板当溫度上升到某一地区时，基材将由\”玻璃态”变化为“塑胶态”，这时的溫度 称之为该板的热膨胀系数(Tg)。换句话说，Tg是板材维持刚度的最高温度(℃)。换句话说一般PCB基材原材料在持续高温下，不仅造成变软、形变、熔化等状况，与此同时还主要表现在机械设备、电气设备特点的骤降。

一般Tg的家具板材为130度以上，高Tg一般超过170度，适中Tg约超过150度。

通常Tg≥170℃的PCB印制电路板，称之为高Tg印制电路板。

基材的Tg提升了，印制电路板的耐温性、耐湿冷性、耐酸类、耐可靠性等特点都是会提升和改进。TG值越高，家具板材的耐溫度特性越好 ，特别是在在无重金属制造中，高Tg运用比较多。

高Tg指的是高耐温性。伴随着电子器件工业生产的飞速发展，尤其是以电子计算机为象征的电子设备，奔向高功能性、高双层发展，必须PCB基材原材料的更高一些的耐温性做为主要的确保。以SMT、CMT为象征的密度高的安裝工艺的发生和发展趋势，使PCB在小直径、细致路线化、薄形化层面，愈来愈离不了基材高耐温性的适用。

因此一般的FR-4与高Tg的FR-4的差别：是在热态下，特别是吸湿性后遇热下，其原材料的冲击韧性、规格可靠性、粘合性、吸水能力、分解反应性、热变形性等各种各样状况存有差别，高Tg商品显著好些于一般的PCB基材原材料。

在其中搞好里层图型的细木工板的胀大因为图型遍布与细木工板薄厚或是原材料特点不一样而不一样，当图型遍布与细木工板薄厚或是原材料特点不一样而不一样，当图型遍布较为匀称，原材料种类一致，不容易造成形变。当PCB板压层构造存有不对称或是图型遍布不匀称的时候会造成不一样板材的CTE差别比较大，进而在压合全过程中造成形变。其形变原理可根据下列基本原理表述。

假定有二种CTE相距比较大的细木工板根据半干固片压合在一起，在其中A细木工板CTE为1.5×10-5/℃，细木工板长短均为1000mm。在压合全过程做为粘接片的半干固片，则通过变软、流动性并添充图型、干固三个环节将二张细木工板黏合在一起。

图1为一般FR-4环氧树脂在不一样提温速度下的动粘底曲线图，一般状况下，原材料从90℃上下逐渐流动性，并在做到TG点以上逐渐化学交联干固，在干固以前半干固片为随意情况，这时细木工板和铜泊处于遇热后随意胀大情况,其形变量可以根据自己的CTE和溫度转变非常值得到。

仿真模拟压合标准,溫度从30℃升到180℃,

这时二种细木工板形变量各自为

△LA=(180℃~30℃)x1.5×10-5m/℃X1000mm=2.25mm

△LB=(180℃~30℃)X2.5X10-5M/℃X1000mm=3.75mm

这时因为半干固尚在随意情况,二种细木工板一长一短,互不干扰,并未产生形变。

见图2,压合的时候会在持续高温下维持一段时间,直到半干固彻底干固,这时环氧树脂变为干固情况,不可以随便流动性,二种细木工板结合在一起.当溫度降低时,如无固层环氧树脂拘束,细木工板会回应至原始长短,并不会导致形变,但事实上二张细木工板在高溫时早已被干固的环氧树脂黏合,在减温全过程中不可以随便收拢,在其中A细木工板应当收拢3.75mm,事实上当收拢超过2.25mm的时候会遭受A细木工板的阻拦,为达到两芯板间的受力平衡,B细木工板不可以收缩到3.75mm,而A细木工板收拢会超过2.25mm,进而使整个PCB线路板向B细木工板方位变曲,如下图2所显示。

依据上述剖析得知,PCB板的压层构造、原材料种类早已图型遍布是不是匀称，立即影响到了不一样细木工板及其铜泊中间的CTE差别，在压合全过程中的涨缩差别会根据半干固片的固片全过程而被保存并最后产生PCB板的形变。

4PCB板生产过程中造成的形变

PCB板生产过程的形变缘故比较复杂可分成内应力和机械设备内应力二种内应力造成。在其中内应力关键造成于压合全过程中，机械设备内应力关键造成零件堆积、运送、烤制历程中。下边按步骤次序做简单的探讨。

聚酰亚胺膜来料检验报告：聚酰亚胺膜均为单面板，构造对称性，无图型，铜泊与玻璃布CTE相差无异，因此在压合全过程中几乎不易造成因CTE不一样造成的形变。可是，聚酰亚胺膜压力机规格大，热盘不一样地区存有温度差，会造成压合全过程中不一样地区环氧树脂干固速率和水平有明显差别，与此同时不一样提温速度下的动粘稠度也是有比较大差别，因此也会造成因为干固全过程差别产生的部分内应力。一般这类能力会在压合后保持均衡，但会在日后的生产加工中慢慢释放出来造成形变。

压合：PCB压合工艺流程是造成内应力的关键步骤，在其中因为原材料或构造不一样造成的形变见上一节的剖析。与聚酰亚胺膜压合相近，也会造成干固全过程差别产生的部分内应力，PCB板因为薄厚更厚、图型遍布多种多样、半干固片大量等缘故，其内应力也会比聚酰亚胺膜大量更难清除。而PCB板中具有的内应力，在后续打孔、外观设计或是烤串等环节中释放出来，造成零件造成形变。

阻焊、标识符等烤制步骤：因为阻焊油墨干固时不可以相互之间层叠，因此PCB板都是会竖放到铁架子里烘板干固，阻焊溫度150℃上下，恰好超出低中Tg原材料的Tg点，Tg点以上环氧树脂为弹力棉态，零件非常容易在自身重量或是烘干箱大风功效下形变。

暖风焊接材料平整：一般板暖风焊接材料整平常焊锡炉溫度为225℃~265℃,時间为3S-6S。暖风溫度为280℃~300℃.焊接材料整平常板从室内温度进焊锡炉，出炉后2分钟内又开展室内温度的后处理工艺水清洗。全部暖风焊接材料平整全过程为骤热急冷全过程。因为电路板材料不一样，构造又不匀称，在热冷全过程中必定会发生内应力，造成外部经济应变力和总体形变翘区。

储放：PCB板在半成品加工时候的储放一般都坚插在铁架子中，铁架子紧松调节的不适合，或是储放历程中层叠放板等都是使零件造成机械设备形变。特别是在针对2.0mm下列的金属薄板危害更为严重。

除以上要素之外，危害PCB板形变的原因也有许多。

5PCB板涨缩形变的防止线路板涨缩对pcb电路板的制做危害是特别大的，涨缩也是电路板制作全过程中的主要问题之一，装上电子器件的木板电焊焊接后产生弯折，部件脚难以齐整。木板也没法装到主机箱或机身的电源插座上，因此，线路板涨缩会直接影响到全部之后加工工艺的常规运行。目前pcb电路板已进到到表层安裝和处理器安裝的时期，加工工艺对线路板涨缩的规定可谓是愈来愈高。因此我们要寻找中途帮涨缩的缘故。

1.建筑工程设计：印制电路板设记时应常见问题：A.固层半干固片的排序理应对称性，比如六多层板，1～2和5～6固层的薄厚和半干固片的张数理应一致，不然压层后非常容易涨缩。 B.实木多层板细木工板和半干固片应采用同一经销商的商品。C. 表层A面和B面的路线图型总面积应尽可能贴近。若A面为大铜面，而B面仅走两根线，这类印制电路板在蚀刻加工后就非常容易涨缩。假如双面的路线总面积相差太多，可在稀的一面加一些单独的网格图，以作均衡。

2.开料前烘板：聚酰亚胺膜开料前烘板（150℃，時间8±2钟头）目地是除去板内的水份，与此同时使家具板材内的环氧树脂彻底干固，进一步清除家具板材中剩下的内应力，这对避免板扭曲是有幫助的。现阶段，很多两面、实木多层板仍坚持不懈开料前或后烘板这一流程。但也是有一部分板材加工厂除外，现阶段各PCB 厂烘板的時间要求都不一致，从4－10钟头都是有，提议依据制造的印制电路板的级别和顾客对涨缩度的需要来决策。裁成拼板方式后烘或是一整块调料烘后开料，二种方式都行得通，提议剪料后烘板。内多层板亦应烘板。

3.半干固片的经伟向：半干固层状压后纬向和纬向缩水率不一样，开料和迭层时务必分辨纬向和纬向。不然，压层后非常容易导致制成品板涨缩，即使加压力烘板亦难以改正。实木多层板涨缩的缘故，许多便是压层时半干固片的经伟向没分辨，乱迭放而产生的。如何区分经伟向？整卷的半干固片翻卷的方位是纬向，而总宽方位是纬向；对铜泊板而言长边时纬向，长边是纬向，如不可以确定可以向生产厂家或经销商查看。

4. 压层后除内应力 ：实木多层板在进行压合冷挤压后取下，剪或铣掉毛刺，随后平放入烘干箱内150℃烘4钟头，以使板内的内应力慢慢释放出来并使环氧树脂彻底干固，这一流程不能省去。

5.金属薄板电镀工艺时必须弄直：0.4～0.6mm纤薄实木多层板作表面电镀工艺和图型电镀工艺时要制做特别的夹辊，在全自动电镀工艺网上的飞巴上夹上金属薄板后，用一条圆条把成条飞巴上的夹辊串起來，进而弄直辊上全部的木板，那样电镀工艺后的木板就不容易形变。如果没有此对策，经电镀工艺二三十μm的铜层后，金属薄板会弯折，并且无法弥补。

6.暖风平整后木板的制冷：印制电路板暖风整平常经焊锡丝槽（约250℃）的高溫冲击性，取下后应放进整平的天然大理石或钢材上当然制冷，在送往后回收器作清理。那样对木板防涨缩很有益处。有的加工厂为提高铅锡表层的色度，木板暖风平整后立马资金投入凉水中，几秒后取下在开展后处理工艺，这类一热一冷的冲击性，对一些型号规格的板材很可能造成涨缩，分层次或出泡。此外机器设备上可改装汽浮床来开展制冷。

7.涨缩PCB板的解决：管理方法合理的加工厂，印制电路板在最后检测的时候会作100％的平面度查验。凡不过关的木板都将挑出，放进烘干箱内，在150℃及压力下烘3～6钟头，并在压力下当然制冷。随后泄压把木板取下，在作平面度查验，那样可拯救一部分木板，有的木板需要做二到三次的烘压才可以平整。上海市华堡代理商的标准气压式板翘反直托福机经上海贝尔的应用在弥补pcb线路板涨缩层面有十分好的实际效果。若以上涉及到的防扭曲的加工工艺对策不贯彻落实，一部分木板烘压也没有用，只有损毁。

6PCB板涨缩形变的规范

PCB板翘规范请参照IPC-A-600G 第2.11平面度规范： 针对表层安裝元器件(如SMT贴片)的印制电路板其歪曲和弓曲规范为不得超过0.75%,其他种类的板为不得超过1.5%。测试标准参照IPC-TM-650 2.4.22。

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