了解電路板板彎板翹的原因、危害及解決方法詳解
印刷電路板（PCB）的彎曲通常被認(rèn)為是錯(cuò)誤識(shí)別不合格的最高級(jí)別，因?yàn)檫@可能是人們了解得最少的。許多新來(lái)的檢查員認(rèn)為，將完全平坦的剛性電路板作為標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)謬論。在PCB設(shè)計(jì)階段了解PCB彎曲和扭曲的原因和原因有助于解決該問(wèn)題。
弓和扭曲之間的區(qū)別
首先，讓我們討論弓和扭曲這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)的不同之處。盡管板子的所有四個(gè)角都與面板接觸，但帶有弓形問(wèn)題的電路板仍會(huì)從面板上抬起（想象弓形武器的形狀）。
彎曲和彎曲的印刷電路板示例
當(dāng)三個(gè)PCB角與面板接觸而第四個(gè)角升高時(shí)，會(huì)發(fā)生扭曲。根據(jù)IPC，這兩個(gè)條件都有確定彎曲或扭曲程度是合格還是不合格的要求。
為什么IPC允許彎曲或扭曲？
答案是由于印刷電路板制造中涉及的材料和工藝。PCB層壓板由玻璃纖維布和環(huán)氧樹(shù)脂制成，每層都具有獨(dú)特的熱膨脹性能。在PCB層壓板的一側(cè)或兩側(cè)添加一層銅，您必須考慮其他的熱膨脹特性。
當(dāng)電路板制造商將材料暴露于各種蝕刻和熱處理過(guò)程中時(shí)，無(wú)法保證層壓板在所有樣品上都能表現(xiàn)出均勻的反應(yīng)。
由于不同樣品之間的反應(yīng)不同，盡管PCB層壓板制造商遵循所有層壓板的嚴(yán)格制造工藝，所以IPC設(shè)置了允許的公差。為了解決正常差異，預(yù)計(jì)成品將落在定義的參數(shù)或公差范圍內(nèi)，而不是確切的數(shù)字。這些預(yù)設(shè)公差允許較小程度的彎曲和/或扭曲，而不會(huì)影響電路板的性能。
弓和扭曲的其他影響
其他因素會(huì)影響電路板制造過(guò)程中的彎曲度和彎曲度，其中包括：
附加零件號(hào)特征
電路板層數(shù)更高（附加材料=附加熱處理）
材料混合（即，使用帶有標(biāo)準(zhǔn)FR4的高頻PTFE層壓板來(lái)控制阻抗值，從而導(dǎo)致不平衡堆積）
銅配重的混合
銅配重的混合對(duì)弓曲和扭曲有負(fù)面影響，因?yàn)殂~具有高的熱膨脹系數(shù)。與低密度銅區(qū)域相比，更高密度的銅將以更大的力向最小電阻區(qū)域擴(kuò)展。
平衡的堆疊結(jié)構(gòu)使相對(duì)的熱膨脹值彼此相反，從而有助于保持均勻的弓曲和扭轉(zhuǎn)力。通過(guò)使堆疊不平衡，具有較大熱膨脹值的一側(cè)將影響整個(gè)電路板。銅平面的實(shí)心層將與信號(hào)層不同地?cái)U(kuò)展，特別是在信號(hào)密度較小的情況下。將所有信號(hào)放在電路板一側(cè)的類(lèi)似層上，而所有平面都在另一側(cè)，這是災(zāi)難的根源。
PCB制造商還應(yīng)盡自己的職責(zé)，以確保適當(dāng)?shù)乇４嫖醇庸さ膶訅喊逡员３植牧掀秸?，并?fù)責(zé)進(jìn)行中的工作以防止生產(chǎn)面板堆放笨拙。當(dāng)設(shè)計(jì)易于彎曲和彎曲時(shí)，制造商還可以建議客戶(hù)盜用銅。
板翹板彎的改善對(duì)策
那要如何才可以防止板子過(guò)回焊爐發(fā)生板彎及板翹的情形呢?
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，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，就可以大大地降低板彎及板翹的情形發(fā)生。不過(guò)可能會(huì)有其他副作用就事了。
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。採(cǎi)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)地材料的價(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，甚至作到了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，可以大大降低板彎及變形的風(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採(cǎi)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作到，最后就是使用過(guò)爐托盤(pán) (reflow carrier/template) 來(lái)降低變形量了，過(guò)爐托盤(pán)可以降低板彎板翹的原因是因?yàn)椴还苁菬崦涍€是冷縮，都希望托盤(pán)可以固定住電路板等到電路板的溫度低于Tg值開(kāi)始重新變硬之后，還可以維持住園來(lái)的尺寸。
結(jié)論
深圳小銘打樣SMT貼片加工：了解PCB彎曲和扭曲為我們提供了可接受標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)以及關(guān)鍵的預(yù)防方法。對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)，了解導(dǎo)致印刷電路板彎曲和彎曲的主要原因是很重要的，但是它們并不能消除電路板制造商的潛在根源。有了更好的理解，就會(huì)有一個(gè)更好，更有效的電路板設(shè)計(jì)和制造過(guò)程。
