【干貨分享】PCB 板變形原因！不看不知道

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，現在再一起來看看 PCB 板之所以會變形的原因。

PCB 板變形原因分析

關于 PCB 板的變形，可以從設計、材料、生產過程等幾方面來進行分析，這里簡單地闡述下，供大家參考。 設計方面：

（1）漲縮系數匹配性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，但如果漲縮不能匹配，就會造成不同的應力變化，最終引發變形，這時候，板子的溫度如果已經達到了 Tg 值，板子就會開始軟化，并在固化后，變成永久的變形。 （2）電路板上各層的連結點(vias，過孔)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，會有像鉚釘一樣的連接點（通孔、盲孔、埋孔），在有連結點的地方，會限制板子熱漲冷縮的效果，也會間接造成板彎與板翹。（3）V-cut 的設計會影響拼板變形量 V-cut 很容易成為外力導致 PCB 板變形的元兇，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。

材料方面：

（1）熱膨脹系數（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、介質層組成，而樹脂與玻纖布，則構成介質層。不過，通常情況下，不會將樹脂與玻纖布在 CTE 上進行區分，而是統一作為介質層進行考量。因銅箔與介質層的材料不一樣，其 CTE 自然不一樣，因此在受溫度影響時，造成的變化也不一樣。當這種變化體現在形變上時，兩者之間的差異，則體現為 PCB 板變形。（2）材料本身的局部差異關于材料本身的問題，極為復雜，例如厚度不均勻，在此不作深入探討。

生產過程方面：

PCB 板加工過程的變形原因同樣非常復雜，可分為熱應力和機械應力導致。其中熱應力主要產生于壓合過程中，機械應力主要產生板件堆放、搬運、烘烤過程中，下面按流程順序做簡單討論：（1）覆銅板來料覆銅板大多為雙面板，結構對稱，無圖形，銅箔與玻纖布 CTE 相差無幾，所以在壓合過程中幾乎不會產生因 CTE 不同引起的變形。但是，覆銅板壓機尺寸大，熱盤不同區域存在溫差，會導致壓合過程中不同區域樹脂固化速度和程度有細微差異，同時不同升溫速率下的動黏度也有較大差異，所以也會產生由于固化過程差異帶來的局部應力。一般這種應力會在壓合后維持平衡，但會在日后的加工中逐漸釋放產生變形。

（2）壓合壓合工序是多層 PCB 板產生熱應力的主要流程。與覆銅板壓合類似，受固化過程差異帶來的局部應力影響，PCB 板由于厚度更厚、圖形分布多樣、半固化片更多等原因，其熱應力也會比覆銅板更多更難以消除。而 PCB 板中存在的應力，在后繼鉆孔、外形、烘烤等流程中釋放，導致板件產生變形。

（3）阻焊、字符等烘烤流程由于阻焊油墨固化時不能互相堆疊，所以 PCB 板都會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風作用下變形。

（4）熱風焊料整平通常在熱風焊料整平時，錫爐溫度為 225℃~265℃，時間為 3S-6S，熱風溫度為 280℃~300℃。焊料整平時，板從室溫進錫爐，出爐后兩分鐘內，又進行室溫的后處理水洗。整個熱風焊料整平過程為驟熱驟冷過程。由于電路板材料不同，結構又不均勻，在冷熱過程中必然會出現熱應力，導致微觀應變和整體變形，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，架子松緊調整的不合適，或者存放過程中堆疊放板等，都會使板件產生機械變形。尤其對于2.0mm以下的薄板，影響更為嚴重。

（2）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。

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