PCB板变形的危害、原因和改善措施
发表时间：2020-09-17 12:08:48 人气：3217
电路板经过回流焊时大多容易发生板弯板翘，严重的话甚至会造成元件空焊、立碑等情况，那么应该如何克服这些问题呢？为什么PCB板变形？有什么改善PCB板变形的措施吗？
PCB板变形的危害
在自动化表面贴装线上，电路板若不平整，会引起定位不准，元器件无法插装或贴装到板子的孔和表面贴装焊盘上，甚至会撞坏自动插装机。装上元器件的电路板焊接后发生弯曲，元件脚很难剪平整齐。板子也无法装到机箱或机内的插座上，所以，装配厂碰到板翘同样是十分烦恼。目前的表面贴装技术正在朝着高精度、高速度、智能化方向发展，这就对做为各种元器件家园的PCB板提出了更高的平整度要求。
在IPC标准中特别指出带有表面贴装器件的PCB板允许的最大变形量为0.75%，没有表面贴装的PCB板允许的最大变形量为1.5%。实际上，为满足高精度和高速度贴装的需求，部分电子装联厂家对变形量的要求更加严格，如我公司有多个客户要求允许的最大变形量为0.5%，甚至有个别客户要求0.3%。
PCB板由铜箔、树脂、玻璃布等材料组成，各材料物理和化学性能均不相同，压合在一起后必然会产生热应力残留，导致变形。同时在PCB的加工过程中，会经过高温、机械切削、湿处理等各种流程，也会对板件变形产生重要影响，总之可以导致PCB板变形的原因复杂多样，如何减少或消除由于材料特性不同或者加工引起的变形，成为PCB制造商面临的最复杂问题之一。
PCB板变形产生原因分析
一般电路板上都会设计有大面积的铜箔来当作接地之用，有时候Vcc层也会有设计有大面积的铜箔，当这些大面积的铜箔不能均匀地分佈在同一片电路板上的时候，就会造成吸热与散热速度不均匀的问题，电路板当然也会热胀冷缩，如果涨缩不能同时就会造成不同的应力而变形，这时候板子的温度如果已经达到了Tg值的上限，板子就会开始软化，造成永久的变形。
电路板上各层的连结点（vias，过孔）会限制板子涨缩
现今的电路板大多为多层板，而且层与层之间会有向铆钉一样的连接点（vias），连结点又分为通孔、盲孔与埋孔，有连结点的地方会限制板子涨冷缩的效果，也会间接造成板弯与板翘。
电路板本身的重量会造成板子凹陷变形
一般回焊炉都会使用链条来带动电路板于回焊炉中的前进，也就是以板子的两边当支点撑起整片板子，如果板子上面有过重的零件，或是板子的尺寸过大，就会因为本身的种量而呈现出中间凹陷的现象，造成板弯。
V-Cut的深浅及连接条会影响拼板变形量
基本上V-Cut就是破坏板子结构的元凶，因为V-Cut就是在原来一大张的板材上切出沟槽来，所以V-Cut的地方就容易发生变形。（相关阅读：电路板去板边—V-Cut 分板机）
PCB变形的改善措施
1、降低温度对板子应力的影响
既然「温度」是板子应力的主要来源，只要降低回焊炉的温度或是调慢板子在回焊炉中升温及冷却的速度，就可以大大地降低板弯及板翘的情形发生。不过可能会有其他副作用就事了。
2、采用高Tg的板材
Tg是玻璃转换温度，也就是材料由玻璃态转变成橡胶态的温度，Tg值越低的材料，表示其板子进入回焊炉后开始变软的速度越快，而且变成柔软橡胶态的时间也会变长，板子的变形量当然就会越严重。採用较高Tg的板材就可以增加其承受应力变形的能力，但是相对地材料的价钱也比较高。
3、增加电路板的厚度
许多电子的产品为了达到更轻薄的目的，板子的厚度已经剩下1.0mm、0.8mm，甚至作到了0.6mm的厚度，这样的厚度要保持板子在经过回焊炉不变形，真的有点强人所难，建议如果没有轻薄的要求，板子最好可以使用1.6mm的厚度，可以大大降低板弯及变形的风险。
4、减少电路板的尺寸与减少拼板的数量
既然大部分的回焊炉都採用链条来带动电路板前进，尺寸越大的电路板会因为其自身的重量，在回焊炉中凹陷变形，所以尽量把电路板的长边当成板边放在回焊炉的链条上，就可以降低电路板本身重量所造成的凹陷变形，把拼板数量降低也是基于这个理由，也就是说过炉的时候，尽量用窄边垂直过炉方向，可以达到最低的凹陷变形量。
5、使用过炉托盘治具
如果上述方法都很难作到，最后就是使用过炉托盘 （reflow carrier/template） 来降低变形量了，过炉托盘可以降低板弯板翘的原因是因为不管是热胀还是冷缩，都希望托盘可以固定住电路板等到电路板的温度低于Tg值开始重新变硬之后，还可以维持住园来的尺寸。
如果单层的托盘还无法降低电路板的变形量，就必须再加一层盖子，把电路板用上下两层托盘夹起来，这样就可以大大降低电路板过回焊炉变形的问题了。不过这过炉托盘挺贵的，而且还得加人工来置放与回收托盘。
6、改用实连接、邮票孔，替代V-Cut的分板使用
既然V-Cut会破坏电路板间拼板的结构强度，那就尽量不要使用V-Cut的分板，或是降低V-Cut的深度。
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