PCB電路板板翹曲的預防和整平方法

對于PCB 板翹曲所造成的影響，行業(yè)中的人都比較清楚。如它使SMT電子元件安裝無法進行、或電子元件(包含集成塊 )與印制電路板焊點接觸不良、或電子元件安裝后切腳時有些腳切不到或會切到基板;波峰焊時基板有些部位焊盤接觸不到焊錫面而焊不上錫等 ;

印制電路板翹曲的成因，一個方面是所采用的基板(覆銅板)可能翹曲，但在印制電路板加工過程中，因為熱應力，化學因素影響，及生產(chǎn)工藝不當也會造成印制電路板產(chǎn)生翹曲。

所以，對于印制電路板廠來說，首先是要預防印制電路板在加工過程中產(chǎn)生翹曲;再就是對于已經(jīng)出現(xiàn)翹曲的PCB 板要有一個合適、有效的處理方法。

PCB

一、 預防印制電路板在加工過程中產(chǎn)生翹曲

1、防止由于庫存方式不當造成或加大基板翹曲

(1)由于覆銅板在存放過程中，因為吸濕會加大翹曲，單面覆銅板的吸濕面積很大，如果庫存環(huán)境濕度較高，單面覆銅板將會明顯加大翹曲。雙面覆銅板潮氣只能從產(chǎn)品端面滲入，吸濕面積小，翹曲變化較緩慢。所以對于沒有防潮包裝的覆銅板要注意庫房條件，盡量減少庫房濕度和避免覆銅板裸放，以避免存放中的覆銅板加大翹曲。

(2)覆銅板擺放方式不當會加大翹曲。如豎放或覆銅板上壓有重物，擺放不良等都會加大覆銅板翹曲變形。

焊接好的PCBA

2、避免由于印制電路板線路設計不當或加工工藝不當造成翹曲。

如PCB板導電線路圖形不均衡或PCB板兩面線路明顯不對稱，其中一面存在較大面積銅皮，形成較大的應力，使PCB板翹曲，在PCB制程中加工溫度偏高或較大熱沖擊等都會造成PCB板翹曲。對于覆板板庫存方式不當造成的影響，PCB廠比較好解決，改善貯存環(huán)境及杜絕豎放、避免重壓就可以了。對于線路圖形存在大面積的銅皮的PCB板，最好將銅箔網(wǎng)格化以減少應力。

3、消除基板應力，減少加工過程PCB板翹曲

由于在PCB加工過程中，基板要多次受到熱的作用及要受到多種化學物質(zhì)作用。如基板蝕刻后要水洗、要烘干而受熱，圖形電鍍時電鍍是熱的，印綠油及印標識字符后要用加熱烘干或用UV光烤干，熱風噴錫時基板受到的熱沖擊也很大等等。這些過程都可能使PCB板產(chǎn)生翹曲。

4、波峰焊或浸焊時，焊錫溫度偏高，操作時間偏長，也會加大基板翹曲。對于波峰焊工藝的改進，需電子組裝廠共同配合。

由于應力是基板翹曲的主因，如果在覆銅板投入使用前先烘板(也有稱h板)，多家PCB廠都認為這種做法有利于減少PCB板的翹曲。烘板的作用是可以使基板的應力充分松弛，因而可以減少基板在PCB制程中的翹曲變形。

h板的方法是：有條件的PCB廠是采用大型烘箱h板。投產(chǎn)前將一大疊覆銅板送入烤箱中，在基板玻璃化溫度附近溫度下將覆銅板烘烤若干小時到十幾小時。用經(jīng)過h板的覆銅板生產(chǎn)的PCB板，其翹曲變形就比較小，產(chǎn)品的合格率高了許多。對于一些小型PCB廠，如沒有那么大型的烘箱可以將基板切小后再烘，但烘板時應有重物壓住板，使基板在應力松弛過程能保持平整狀態(tài)。烘板溫度不宜太高，過高溫度基板會變色。也不宜太低，溫度太低需很長時間才能使基板應力松弛。

二、印制電路板翹曲整平方法

1、在PCB制程中將翹曲的板及時整平

在PCB制程中，將翹曲度比較大的板挑出來用輥壓式整平機整平，再投入下一工序。不少PCB廠認為這一做法對于減少PCB成品板翹曲比例是有效的。

2、PCB成品板翹曲整平法

對于已完工，翹曲度明顯超差，用輥壓式整平機無法整平的PCB板，有些PCB廠將它放入小壓機中(或類似夾具中)，將翹曲的PCB板壓住幾個小時到十幾小時進行冷壓整平，從實際應用中觀察，這一作法效果不十分明顯。一是整平的效果不大，另就是整平后的板很容易反彈(即恢復翹曲)。

也有的PCB廠將小壓機加熱到一定溫度后，再對翹曲的PCB板進行熱壓整平，其效果較冷壓會好一些，但壓力如太大會把導線壓變形;如果溫度太高會產(chǎn)生松香水變色其至基變色等等缺陷。而且不論是冷壓整平還是熱壓整平都需要較長時間(幾個小時到十幾個小時)才能見到效果，并且經(jīng)過整平的PCB板翹曲反彈的比例也較高。有沒有更佳的整平方法呢?

3、翹曲PCB板弓形模具熱壓整平法

根據(jù)高分子材料力學性能及多年工作實踐，本文推薦弓形模具熱壓整平法。根據(jù)要整平的PCB板的面積作若干付很簡單的弓形模具，這里推二種整平操作方法：

(1)將翹曲的PCB板夾入弓形模具中放入烘箱烘烤整平法：

將翹曲PCB板翹曲面對著模具弓曲面，調(diào)節(jié)夾具螺絲，使PCB板略向其翹曲的相反方向變形，再將夾有PCB板的模具放入已加熱到一定溫度的烘箱中烘烤一段時間。在受熱條件下，基板應力逐漸松弛，使變形的PCB板恢復到平整狀態(tài)。但烘烤的溫度不宜太高，以免松香水變色或基板變黃。但溫度也不宜過低，在較低的溫度下要使應力完全松弛需要很長時間。

通常可用基板玻璃化溫度作為烘烤的參考溫度，玻璃化溫度為樹脂的相轉(zhuǎn)變點，在此溫度下高分子鏈段可以重新排列取向，使基板應力充分松弛。因些整平效果很明顯。用弓形模具整平的優(yōu)點是投資很少，烘箱各PCB廠都有，整平操作很簡單，如果翹曲的板數(shù)比較多，多做幾付弓形模具就可以了，往烘箱里一次可以放幾付模具，而且烘的時間比較短(數(shù)十分鐘左右)，　　所以整平工作效率比較高。

(2)先將PCB板烘軟后再夾入弓形模具中壓合整平法：

對于翹曲變形比較小的PCB板，可以先將待整平的PCB板放入已加溫到一定溫度的烘箱中(溫度設定可參照基板玻璃化溫度及基板在烘箱中烘烤一定時間后，觀察其軟化情況來確定。通常玻纖布基板的烘烤溫度要高一些，紙基板的烘烤溫度可以低一些;厚板的烘烤溫度可以略高一些，薄板的烘烤溫度可以略低一些;對于已噴了松香水的PCB板的烘烤溫度不宜過高。)烘烤一定時間，然后取出數(shù)張到十幾張，夾入到弓形模具中，調(diào)節(jié)壓力螺絲，使PCB板略向其翹曲的反方向變形，待板冷卻定型后，即可卸開模具，取出已整平的PCB板。

有些用戶不甚了解基板的玻璃化溫度。這里推薦烘烤參考溫度，紙基板的烘烤溫度取110℃~130℃，F(xiàn)R-4取130℃~150℃。整平時，對所選取的烘烤溫度及烘烤時間作幾次小試驗，以確定整平的烘烤溫度及烘烤時間。烘烤的時間較長，基板烘得透，整平效果較好，整平后PCB板翹曲回彈也較少。

經(jīng)過了弓形模具整平的PCB板翹曲回彈率低;即使經(jīng)過波峰焊仍能基本保持平整狀態(tài);對PCB板外觀色澤影響也很小。

PCB板翹曲是PCB廠極為頭痛的事，它不僅降低了成品率，而且影響了交貨期。如果采用弓形模具熱整平，并且整平工藝合理、合適，就能將翹曲的PCB板整平，解決交貨期的困擾。