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PCB翹曲，如果發(fā)生了怎么辦？

文章來(lái)源：作者：張勝查看手機(jī)網(wǎng)址

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人氣：1598發(fā)布日期：2023-04-08 09:59【大中小】

SMT制程中，電路板經(jīng)過(guò)回流焊時(shí)很容易發(fā)生翹曲，嚴(yán)重的話甚至?xí)斐稍蘸浮⒘⒈炔涣?，?qǐng)問(wèn)應(yīng)如何克服呢？PCB板翹曲的原因或許都不太一樣，但最后應(yīng)該都可以歸咎到施加于PCB板上的應(yīng)力大過(guò)了板子材料所能承受的應(yīng)力，當(dāng)板子所承受的應(yīng)力不均勻或是板子上每個(gè)地方抵抗應(yīng)力的能力不均勻時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)PCB板翹曲的結(jié)果。

那PCB板子上所承受的應(yīng)力又來(lái)自何方？其實(shí)回流焊制程中最大的應(yīng)力來(lái)源就是【溫度】了，溫度不但會(huì)使PCB電路板變軟，還會(huì)扭曲PCB電路板，再加上熱膨脹系數(shù)(CTE)的因素及【熱脹冷縮】的材料特性，這就形成PCB板翹曲。

至于為什么有些PCB板子的翹曲程度不同？個(gè)人認(rèn)為主要有這么幾個(gè)方面的原因：

1. 電路板上的鋪銅面面積不均勻，會(huì)惡化PCB板翹曲。

一般PCB電路板上都會(huì)設(shè)計(jì)有大面積的銅箔來(lái)當(dāng)作接地之用，有時(shí)候Vcc層也會(huì)設(shè)計(jì)有大面積的銅箔，當(dāng)這些大面積的銅箔不能均勻地分布在同一片PCB電路板上的時(shí)候，就會(huì)造成吸熱與散熱速度不均勻的問(wèn)題，電路板當(dāng)然也會(huì)熱脹冷縮，如果脹縮不能同時(shí)就會(huì)造成不同的應(yīng)力而變形，這時(shí)候板子的溫度如果已經(jīng)達(dá)到了Tg值的上限，板子就會(huì)開(kāi)始軟化，造成永久的變形。

2. 電路板上各層的過(guò)孔(vias)會(huì)限制板子脹縮

現(xiàn)今的電路板大多為多層板，而且層與層之間會(huì)有像鉚釘一樣的過(guò)孔(via)，過(guò)孔又分為通孔、盲孔與埋孔，有過(guò)孔的地方會(huì)限制板子冷脹縮的效果，也會(huì)間接造成PCB板翹曲。

3. 電路板本身的重量會(huì)造成板子翹曲變形

一般回流焊的爐子都會(huì)使用鏈條來(lái)帶動(dòng)電路板向前傳遞，也就是以板子的兩邊當(dāng)支點(diǎn)撐起整片板子，如果板子上面有過(guò)重的零件，或是板子的尺寸過(guò)大，就會(huì)因?yàn)楸旧淼闹亓慷尸F(xiàn)出中間凹陷的現(xiàn)象，造成翹曲。

4. V-Cut的深淺及連接條會(huì)影響拼板變形量

基本上V-Cut就是破壞板子結(jié)構(gòu)的元兇，因?yàn)閂-Cut就是在原來(lái)一大張的板材上切出V型溝槽來(lái)，所以V-Cut的地方就容易發(fā)生變形。

針對(duì)上述提到的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)就要特別注意下述的一些情況，才能比較好地避免板子翹曲：

1. 降低溫度對(duì)板子應(yīng)力的影響

既然【溫度】是板子應(yīng)力的主要來(lái)源，所以只要降低回焊爐的溫度或是調(diào)慢板子在回焊爐中升溫及冷卻的速度，就可以大大地降低PCB板翹曲的情形發(fā)生。不過(guò)可能會(huì)有其他副作用發(fā)生，比如說(shuō)焊錫短路。

光模塊

2. 采用高Tg的板材

Tg是玻璃轉(zhuǎn)換溫度，也就是材料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成橡膠態(tài)的溫度，Tg值越低的材料，表示其板子進(jìn)入回焊爐后開(kāi)始變軟的速度越快，而且變成柔軟橡膠態(tài)的時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)，板子的變形量當(dāng)然就會(huì)越嚴(yán)重。采用較高Tg的板材就可以增加其承受應(yīng)力變形的能力，但是相對(duì)的材料的價(jià)錢(qián)也比較高。

3. 增加電路板的厚度

許多電子的產(chǎn)品為了達(dá)到更輕薄的目的，板子的厚度已經(jīng)剩下1.0mm、0.8mm，甚至做到了0.6mm的厚度，這樣的厚度要保持板子在經(jīng)過(guò)回焊爐不變形，真的有點(diǎn)強(qiáng)人所難，建議如果沒(méi)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PCB板翹曲及變形的風(fēng)險(xiǎn)。

4. 減少電路板的尺寸與減少拼板的數(shù)量

既然大部分的回焊爐都采用鏈條來(lái)帶動(dòng)電路板前進(jìn)，尺寸越大的電路板會(huì)因?yàn)槠渥陨淼闹亓?，在回焊爐中凹陷變形，所以盡量把電路板的長(zhǎng)邊當(dāng)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(shù)量降低也是基于這個(gè)理由，也就是說(shuō)過(guò)爐的時(shí)候，盡量用窄邊垂直過(guò)爐方向，可以達(dá)到最低的凹陷變形量。

5. 使用過(guò)爐托盤(pán)治具

如果上述方法都很難做到，最后就是使用過(guò)爐托盤(pán) (回流焊 carrier/template) 來(lái)降低電路板的變形量了，過(guò)爐托盤(pán)治具可以降低PCB板翹曲的原理是因?yàn)橹尉卟馁|(zhì)一般會(huì)選用鋁合金或合成石具有耐高溫的特性，所以電路板經(jīng)過(guò)回焊爐的高溫?zé)崦浥c之后冷卻下來(lái)的冷縮，托盤(pán)都可以起到穩(wěn)住電路板的功能，等到電路板的溫度低于Tg值開(kāi)始恢復(fù)變硬后，還可以維持住原來(lái)的尺寸。

如果單層的托盤(pán)治具還無(wú)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(pán)夾起來(lái)，這樣就可以大大降低電路板過(guò)回焊爐變形的問(wèn)題了。不過(guò)這過(guò)爐托盤(pán)挺貴的，而且還得加人工來(lái)置放與回收托盤(pán)。

6. 改用Router替代V-Cut的分板使用

既然V-Cut會(huì)破壞電路板間拼板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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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