PCB板變形的危害、原因和改善措施
發表時間：2020-09-17 12:08:48 人氣：4334
電路板經過回流焊時大多容易發生板彎板翹，嚴重的話甚至會造成元件空焊、立碑等情況，那么應該如何克服這些問題呢？為什么PCB板變形？有什么改善PCB板變形的措施嗎？
PCB板變形的危害
在自動化表面貼裝線上，電路板若不平整，會引起定位不準，元器件無法插裝或貼裝到板子的孔和表面貼裝焊盤上，甚至會撞壞自動插裝機。裝上元器件的電路板焊接后發生彎曲，元件腳很難剪平整齊。板子也無法裝到機箱或機內的插座上，所以，裝配廠碰到板翹同樣是十分煩惱。目前的表面貼裝技術正在朝著高精度、高速度、智能化方向發展，這就對做為各種元器件家園的PCB板提出了更高的平整度要求。
在IPC標準中特別指出帶有表面貼裝器件的PCB板允許的最大變形量為0.75%，沒有表面貼裝的PCB板允許的最大變形量為1.5%。實際上，為滿足高精度和高速度貼裝的需求，部分電子裝聯廠家對變形量的要求更加嚴格，如我公司有多個客戶要求允許的最大變形量為0.5%，甚至有個別客戶要求0.3%。
PCB板由銅箔、樹脂、玻璃布等材料組成，各材料物理和化學性能均不相同，壓合在一起后必然會產生熱應力殘留，導致變形。同時在PCB的加工過程中，會經過高溫、機械切削、濕處理等各種流程，也會對板件變形產生重要影響，總之可以導致PCB板變形的原因復雜多樣，如何減少或消除由于材料特性不同或者加工引起的變形，成為PCB制造商面臨的最復雜問題之一。
PCB板變形產生原因分析
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，如果漲縮不能同時就會造成不同的應力而變形，這時候板子的溫度如果已經達到了Tg值的上限，板子就會開始軟化，造成永久的變形。
電路板上各層的連結點（vias，過孔）會限制板子漲縮
現今的電路板大多為多層板，而且層與層之間會有向鉚釘一樣的連接點（vias），連結點又分為通孔、盲孔與埋孔，有連結點的地方會限制板子漲冷縮的效果，也會間接造成板彎與板翹。
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。
V-Cut的深淺及連接條會影響拼板變形量
基本上V-Cut就是破壞板子結構的元兇，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的地方就容易發生變形。（相關閱讀：電路板去板邊—V-Cut 分板機）
PCB變形的改善措施
1、降低溫度對板子應力的影響
既然「溫度」是板子應力的主要來源，只要降低回焊爐的溫度或是調慢板子在回焊爐中升溫及冷卻的速度，就可以大大地降低板彎及板翹的情形發生。不過可能會有其他副作用就事了。
2、采用高Tg的板材
Tg是玻璃轉換溫度，也就是材料由玻璃態轉變成橡膠態的溫度，Tg值越低的材料，表示其板子進入回焊爐后開始變軟的速度越快，而且變成柔軟橡膠態的時間也會變長，板子的變形量當然就會越嚴重。採用較高Tg的板材就可以增加其承受應力變形的能力，但是相對地材料的價錢也比較高。
3、增加電路板的厚度
許多電子的產品為了達到更輕薄的目的，板子的厚度已經剩下1.0mm、0.8mm，甚至作到了0.6mm的厚度，這樣的厚度要保持板子在經過回焊爐不變形，真的有點強人所難，建議如果沒有輕薄的要求，板子最好可以使用1.6mm的厚度，可以大大降低板彎及變形的風險。
4、減少電路板的尺寸與減少拼板的數量
既然大部分的回焊爐都採用鏈條來帶動電路板前進，尺寸越大的電路板會因為其自身的重量，在回焊爐中凹陷變形，所以盡量把電路板的長邊當成板邊放在回焊爐的鏈條上，就可以降低電路板本身重量所造成的凹陷變形，把拼板數量降低也是基于這個理由，也就是說過爐的時候，盡量用窄邊垂直過爐方向，可以達到最低的凹陷變形量。
5、使用過爐托盤治具
如果上述方法都很難作到，最后就是使用過爐托盤 （reflow carrier/template） 來降低變形量了，過爐托盤可以降低板彎板翹的原因是因為不管是熱脹還是冷縮，都希望托盤可以固定住電路板等到電路板的溫度低于Tg值開始重新變硬之后，還可以維持住園來的尺寸。
如果單層的托盤還無法降低電路板的變形量，就必須再加一層蓋子，把電路板用上下兩層托盤夾起來，這樣就可以大大降低電路板過回焊爐變形的問題了。不過這過爐托盤挺貴的，而且還得加人工來置放與回收托盤。
6、改用實連接、郵票孔，替代V-Cut的分板使用
既然V-Cut會破壞電路板間拼板的結構強度，那就盡量不要使用V-Cut的分板，或是降低V-Cut的深度。
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