PCB板由銅箔、樹脂、玻璃布等材料組成，各材料物理和化學(xué)性能均不相同，壓合在一起后必然會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力殘留，導(dǎo)致變形。同時(shí)在PCB的加工過程中，會(huì)經(jīng)過高溫、機(jī)械切削、濕處理等各種流程，也會(huì)對(duì)板件變形產(chǎn)生重要影響，總之可以導(dǎo)致PCB板變形的原因復(fù)雜多樣，如何減少或消除由于材料特性不同或者加工引起的變形，成為PCB制造商面臨的復(fù)雜問題之一。
變形產(chǎn)生原因分析
PCB板的變形需要從材料、結(jié)構(gòu)、圖形分布、加工制程等幾個(gè)方面進(jìn)行研究，本文將對(duì)可能產(chǎn)生變形的各種原因和改善方法進(jìn)行分析和闡述。電路板上的鋪銅面面積不均勻，會(huì)惡化板彎與板翹。
一般電路板上都會(huì)設(shè)計(jì)有大面積的銅箔來當(dāng)作接地之用，有時(shí)候Vcc層也會(huì)有設(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題，電路板當(dāng)然也會(huì)熱脹冷縮，如果漲縮不能同時(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)開始軟化，造成的變形。
電路板上各層的連結(jié)點(diǎn)(vias，過孔)會(huì)限制板子漲縮?，F(xiàn)今的電路板大多為多層板，而且層與層之間會(huì)有向鉚釘一樣的連接點(diǎn)(vias)，連結(jié)點(diǎn)又分為通孔、盲孔與埋孔，有連結(jié)點(diǎn)的地方會(huì)限制板子漲冷縮的效果，也會(huì)間接造成板彎與板翹。
電路板本身的重量會(huì)造成板子凹陷變形。一般回焊爐都會(huì)使用鏈條來帶動(dòng)電路板于回焊爐中的前進(jìn)，也就是以板子的兩邊當(dāng)支點(diǎn)撐起整片板子，如果板子上面有過重的零件，或是板子的尺寸過大，就會(huì)因?yàn)楸旧淼姆N量而呈現(xiàn)出中間凹陷的現(xiàn)象，造成板彎。
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就是在原來一大張的板材上切出溝槽來，所以V-Cut的地方就容易發(fā)生變形。
壓合材料、結(jié)構(gòu)、圖形對(duì)板件變形的響分析
PCB板由芯板和半固化片以及外層銅箔壓合而成，其中芯板與銅箔在壓合時(shí)受熱變形，變形量取決于兩種材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)。銅箔的熱膨脹系數(shù)(CTE)為左右。而普通FR-4基材在Tg點(diǎn)以下Z向CTE。TG點(diǎn)以上為(250~350)X10-6，X向CTE由于玻璃布存在，一般與銅箔類似。
關(guān)于TG點(diǎn)的注釋：
高Tg印制板當(dāng)溫度升高到某一區(qū)域時(shí)，基板將由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)，此時(shí)的溫度稱為該板的玻璃化溫度(Tg)。也就是說，Tg是基材保持剛性的溫度(℃)。也就是說普通PCB基板材料在高溫下，不但產(chǎn)生軟化、變形、熔融等現(xiàn)象，同時(shí)還表現(xiàn)在機(jī)械、電氣特性的急劇下降。一般Tg的板材為130度以上，高Tg一般大于170度，中等Tg約大于150度。通常Tg≥170℃的PCB印制板，稱作高Tg印制板。
基板的Tg提高了，印制板的耐熱性、耐潮濕性、耐化學(xué)性、耐穩(wěn)定性等特征都會(huì)提高和改善。TG值越高，板材的耐溫度性能越好 ，尤其在無鉛制程中，高Tg應(yīng)用比較多。其中做好內(nèi)層圖形的芯板的膨脹由于圖形分布與芯板厚度或者材料特性不同而不同，當(dāng)圖形分布與芯板厚度或者材料特性不同而不同，當(dāng)圖形分布比較均勻，材料類型一致，不會(huì)產(chǎn)生變形。當(dāng)PCB板層壓結(jié)構(gòu)存在不對(duì)稱或者圖形分布不均勻時(shí)會(huì)導(dǎo)致不同芯板的CTE差異較大，從而在壓合過程中產(chǎn)生變形。
PCB板加工過程中引起的變形
PCB板加工過程的變形原因非常復(fù)雜可分為熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力兩種應(yīng)力導(dǎo)致。其中熱應(yīng)力主要產(chǎn)生于壓合過程中，機(jī)械應(yīng)力主要產(chǎn)生板件堆放、搬運(yùn)、烘烤過程中。
覆銅板來料：覆銅板均為雙面板，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，無圖形，銅箔與玻璃布CTE相差無幾，所以在壓合過程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生因CTE不同引起的變形。但是，覆銅板壓機(jī)尺寸大，熱盤不同區(qū)域存在溫差，會(huì)導(dǎo)致壓合過程中不同區(qū)域樹脂固化速度和程度有細(xì)微差異，同時(shí)不同升溫速率下的動(dòng)黏度也有較大差異，所以也會(huì)產(chǎn)生由于固化過程差異帶來的局部應(yīng)力。一般這種應(yīng)力會(huì)在壓合后維持平衡，但會(huì)在日后的加工中逐漸釋放產(chǎn)生變形。
壓合：PCB壓合工序是產(chǎn)生熱應(yīng)力的主要流程，其中由于材料或結(jié)構(gòu)不同產(chǎn)生的變形見上一節(jié)的分析。與覆銅板壓合類似，也會(huì)產(chǎn)生固化過程差異帶來的局部應(yīng)力，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(yīng)力也會(huì)比覆銅板更多更難消除。而PCB板中存在的應(yīng)力，在后繼鉆孔、外形或者燒烤等流程中釋放，導(dǎo)致板件產(chǎn)生變形。
阻焊、字符等烘烤流程：由于阻焊油墨固化時(shí)不能互相堆疊，所以PCB板都會(huì)豎放在架子里烘板固化，阻焊溫度150℃左右，剛好超過中低Tg材料的Tg點(diǎn)，Tg點(diǎn)以上樹脂為高彈態(tài)，板件容易在自重或者烘箱強(qiáng)風(fēng)作用下變形。
熱風(fēng)焊料整平：普通板熱風(fēng)焊料整平時(shí)錫爐溫度為225℃~265℃，時(shí)間為3S-6S。熱風(fēng)溫度為280℃~300℃.焊料整平時(shí)板從室溫進(jìn)錫爐，出爐后兩分鐘內(nèi)又進(jìn)行室溫的后處理水洗。整個(gè)熱風(fēng)焊料整平過程為驟熱驟冷過程。由于電路板材料不同，結(jié)構(gòu)又不均勻，在冷熱過程中必然會(huì)出現(xiàn)熱應(yīng)力，導(dǎo)致微觀應(yīng)變和整體變形翹區(qū)。
存放：PCB板在半成品階段的存放一般都堅(jiān)插在架子中，架子松緊調(diào)整的不合適，或者存放過程中堆疊放板等都會(huì)使板件產(chǎn)生機(jī)械變形。尤其對(duì)于2.0mm以下的薄板影響更為嚴(yán)重。
那要如何才可以防止板子過回焊爐發(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，板子的變形量當(dāng)然就會(huì)越嚴(yán)重。採用較高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，建議如果沒有輕薄的要求，板子可以使用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用鏈條來帶動(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，也就是說過爐的時(shí)候，盡量用窄邊垂直過爐方向，可以達(dá)到的凹陷變形量。
5. 改用實(shí)連接、郵票孔，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。