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汽车软硬结合板厂带你了解PCB为什么会翘曲？PCB翘曲还有救吗？(上）

文章来源：作者：梁波静查看手机网址

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人气：781发布日期：2023-04-20 11:25【大中小】

为了正确放置SMT组件，PCB必须保持完全平整。为了准确放置，贴片机必须将SMT组件释放到所有组件的电路板上方相同高度。

如果PCB有翘曲，也就是说不平整，则机器在将元件放置在电路板上时，在释放元件时无法保持恒定的高度——这会影响放置的准确性，尤其是对于细间距元件。

此外，平面PCB有助于在回流期间将SMT组件保持在适当的位置。如果回流炉内的高温导致电路板平整度发生变化，则SMT组件可能会因为它们漂浮在熔融焊料上而滑出位置，从而导致焊料桥接和开路。

一、汽车软硬结合板厂告诉你什么是PCB翘曲？

PCB通常由玻璃纤维和其他一些复合材料制成，大多数PCB仅层压一次并且非常简单。

PCB翘曲就是PCB形状改变了，具体的如下图所示，很明显的PCB翘曲。

PCB翘曲

二、PCB翘曲标准是多少？

根据IPS标准，所需贴装PCB的翘曲度（WD）应小于或等于0.75%。也就是说，当WD大于0.75%时，应判断为翘板，或缺陷产品。

实际上，在不安装元件而只需要插件的情况下，板的平整度要求更低，WD标准可以小于或等于1.5%。

当然，有些厂家为了满足更高的客户需求，他们可以追求更严格的标准，有些WD标准需要小于或等于0.5%，甚至这个要求达到小于或等于0.3%。

三、PCB翘曲度的计算公式

翘曲，顾名思义，就是PCB印制板是否平整，能否完美地插入板子的孔洞和表面贴装焊盘中。

翘曲通常是指塑件表面未按设计形状成型的变形。影响翘曲的因素很多，所以在生产过程中一定要注意。毕竟，每一个微小的错误都可能使整个电路板报废。那么如何计算PCB的翘曲？

PCB翘曲度计算公式：

翘曲=单角翘曲高度/(PCB对角线长度*2)*100%

PCB翘曲度计算公式

在自动插线中，如果PCB不平整，会造成定位不准，甚至会导致自动插机死机。如果在元件焊接后板子弯曲，非常难以整齐地切割元件脚，最终会导致PCB电路板无法安装在机箱或机器中的插座中，相当于报废了一个一块电路板。如果厂家遇到PCB翘曲就是一件很心疼的事情。

四、PCB翘曲原因

1、PCB翘曲原因

1）电路板本身的重量会导致板子凹陷变形

一般回流炉是用链条带动电路板在回流炉内向前移动，即以板子两侧为支点支撑整块板子。

如果板子上有重物，或者板子尺寸过大，由于板子的量，中间会出现凹陷，导致板子弯曲。

2）V-cut太深，导致两侧V-cut处翘曲

基本上，V-Cut是破坏板子结构的罪魁祸首，因为V-Cut在原大片材上切槽，所以V-Cut容易翘曲。

材料、结构、图形对板翘曲的影响：PCB由芯板、半固化片和外层铜箔压制而成。芯板和铜箔在压在一起时会因热而变形。翘曲量取决于两种材料的热膨胀系数(CTE)。

铜箔的热膨胀系数（CTE）约为17X10-6；而普通FR-4基材Tg点下Z向CTE为(5070)X10-6；TG点以上为(250350)X10-6，由于玻璃布的存在，X方向CTE一般与铜箔相近。

2、PCB加工过程中引起的翘曲

PCB加工翘曲的原因很复杂，可以分为热应力和机械应力。

其中，热应力主要在压制过程中产生，机械应力主要在板材的堆垛、搬运和烘烤过程中产生。

1）来料覆铜板过程中引起的PCB翘曲

覆铜板均为双面，结构对称，无图形。铜箔和玻璃布的CTE几乎相同，因此在压制过程中几乎没有因CTE不同而引起的翘曲。

但覆铜板压机尺寸较大，热板不同区域的温差会导致压合过程中不同区域的树脂固化速度和固化程度略有差异。同时，不同升温速率下的动态粘度也有较大差异，因此也会因固化过程的不同而产生局部应力。

一般这种应力在压制后会保持平衡，但在以后的加工过程中会逐渐释放和变形。

2）PCB压制过程中引起的PCB翘曲

PCB压制过程是产生热应力的主要过程。与覆铜板的压制类似，也会因固化工艺的不同而产生局部应力。由于厚度较厚，图案分布多样，预浸料较多，热应力会比覆铜板更难消除。

PCB板中的应力在随后的钻孔、成型或烧烤过程中释放，导致板变形。

3）阻焊层和丝印烘烤过程中引起的PCB翘曲

由于在固化过程中阻焊油墨不能相互堆叠，PCB板将放置在机架中烘烤板固化。

阻焊温度在150℃左右，超过覆铜板的Tg值，PCB容易软化导致不能耐高温。造商必须均匀加热基板的两面，同时保持加工时间尽可能短，以减少基板的翘曲。

PCB翘曲

4）PCB冷却和加热过程中引起的PCB翘曲

锡炉温度225℃-265℃，普通板热风焊料整平时间3s-6s。热风温度为280℃-300℃。

焊料整平后，板子从常温下放入锡炉，出炉后两分钟内进行常温后处理水洗。整个热风焊锡整平过程是一个突然加热和冷却的过程。

由于电路板的材料不同，结构不均匀，在冷却和加热过程中不可避免地会出现热应力，导致微观应变和整体变形翘曲区域。

5）储存不当造成的PCB翘曲

PCB板在半成品阶段的存放，一般都是牢固地插在货架上，货架的松紧度没有调整好，或者存放过程中板子的堆放会导致板子发生机械变形。

尤其是2.0mm以下的薄板，影响更为严重。

3、工程设计的原因

1、电路板上的铜表面积不均匀，一侧多，另一侧少。线条稀疏的地方，表面张力会比密集的地方弱，温度过高会导致板翘曲。

2、由于特殊的介质或阻抗关系，层压结构可能不对称，导致板子翘曲。

3、板子本身的镂空位置太大而且很多，温度太高容易翘曲。

4、板上的面板数量过多，面板之间的间距是空心的，尤其是矩形板，也容易翘曲。

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