【干货好文】PCB 板变形原因！不看不知道

PCB 板变形原因分析

 

在上文《深度解析！如何判断 PCB 板是否变形？》中，华秋干货铺为大家解析了如何判断 PCB 板是否变形。那么，现在再一起来看看 PCB 板之所以会变形的原因。

 

关于 PCB 板的变形，可以从设计、材料、生产过程等几方面来进行分析，这里简单地阐述下，供大家参考。 

 

设计方面：

 

（1）涨缩系数匹配性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，但如果涨缩不能匹配，就会造成不同的应力变化，最终引发变形，这时候，板子的温度如果已经达到了 Tg 值，板子就会开始软化，并在固化后，变成永久的变形。 （2）电路板上各层的连结点(vias，过孔)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，会有像铆钉一样的连接点（通孔、盲孔、埋孔），在有连结点的地方，会限制板子热涨冷缩的效果，也会间接造成板弯与板翘。（3）V-cut 的设计会影响拼板变形量 V-cut 很容易成为外力导致 PCB 板变形的元凶，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。 

 

 

材料方面：

 

（1）热膨胀系数（CTE）差异PCB 板，通常采用 FR-4 覆铜板最为板材，而 FR-4 覆铜板由铜箔、介质层组成，而树脂与玻纤布，则构成介质层。不过，通常情况下，不会将树脂与玻纤布在 CTE 上进行区分，而是统一作为介质层进行考量。因铜箔与介质层的材料不一样，其 CTE 自然不一样，因此在受温度影响时，造成的变化也不一样。当这种变化体现在形变上时，两者之间的差异，则体现为 PCB 板变形。（2）材料本身的局部差异关于材料本身的问题，极为复杂，例如厚度不均匀，在此不作深入探讨。

 

 

生产过程方面：

 

PCB 板加工过程的变形原因同样非常复杂，可分为热应力和机械应力导致。其中热应力主要产生于压合过程中，机械应力主要产生板件堆放、搬运、烘烤过程中，下面按流程顺序做简单讨论：（1）覆铜板来料覆铜板大多为双面板，结构对称，无图形，铜箔与玻纤布 CTE 相差无几，所以在压合过程中几乎不会产生因 CTE 不同引起的变形。但是，覆铜板压机尺寸大，热盘不同区域存在温差，会导致压合过程中不同区域树脂固化速度和程度有细微差异，同时不同升温速率下的动黏度也有较大差异，所以也会产生由于固化过程差异带来的局部应力。一般这种应力会在压合后维持平衡，但会在日后的加工中逐渐释放产生变形。 

（2）压合压合工序是多层 PCB 板产生热应力的主要流程。与覆铜板压合类似，受固化过程差异带来的局部应力影响，PCB 板由于厚度更厚、图形分布多样、半固化片更多等原因，其热应力也会比覆铜板更多更难以消除。而 PCB 板中存在的应力，在后继钻孔、外形、烘烤等流程中释放，导致板件产生变形。 

（3）阻焊、字符等烘烤流程由于阻焊油墨固化时不能互相堆叠，所以 PCB 板都会竖放在架子里烘板固化，阻焊温度 150℃ 左右，板件容易在自重或者烘箱强风作用下变形。 

（4）热风焊料整平通常在热风焊料整平时，锡炉温度为 225℃~265℃，时间为 3S-6S，热风温度为 280℃~300℃。焊料整平时，板从室温进锡炉，出炉后两分钟内，又进行室温的后处理水洗。整个热风焊料整平过程为骤热骤冷过程。由于电路板材料不同，结构又不均匀，在冷热过程中必然会出现热应力，导致微观应变和整体变形，形成翘曲。

 

 

其他方面：

 

（1）存放

PCB 板在半成品阶段的存放，一般都竖直插在架子中，架子松紧调整的不合适，或者存放过程中堆叠放板等，都会使板件产生机械变形。尤其对于 2.0mm 以下的薄板，影响更为严重。

（2）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。 

 

 

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