編者注：在一年前我寫了一篇關(guān)于PCB爆板的文章，最近看到有一些朋友在討論PCB翹曲的的問題，其中PCB材料的玻璃轉(zhuǎn)換溫度(TG)不滿足要求也會導(dǎo)致翹板……正好看到八哥之前寫的文章，也轉(zhuǎn)發(fā)給大家科普科普。
SMT制程中，電路板經(jīng)過回流焊時很容易發(fā)生翹曲，嚴重的話甚至?xí)斐稍蘸浮⒘⒈炔涣迹垎枒?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)力大過了板子材料所能承受的應(yīng)力，當板子所承受的應(yīng)力不均勻或是板子上每個地方抵抗應(yīng)力的能力不均勻時，就會出現(xiàn)PCB板翹曲的結(jié)果。
那板子上所承受的應(yīng)力又來自何方？其實回流焊制程中最大的應(yīng)力來源就是【溫度】了，溫度不但會使電路板變軟，還會扭曲電路板，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。
至于為什么有些板子的翹曲程度不同？個人認為主要有這么幾個方面的原因：
1. 電路板上的鋪銅面面積不均勻，會惡化PCB板翹曲。
一般電路板上都會設(shè)計有大面積的銅箔來當作接地之用，有時候Vcc層也會設(shè)計有大面積的銅箔，當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候，就會造成吸熱與散熱速度不均勻的問題，電路板當然也會熱脹冷縮，如果漲縮不能同時就會造成不同的應(yīng)力而變形，這時候板子的溫度如果已經(jīng)達到了Tg值的上限，板子就會開始軟化，造成永久的變形。
2. 電路板上各層的過孔(vias)會限制板子漲縮
現(xiàn)今的電路板大多為多層板，而且層與層之間會有像鉚釘一樣的過孔(via)，過孔又分為通孔、盲孔與埋孔，有過孔的地方會限制板子冷漲縮的效果，也會間接造成PCB板翹曲。
3. 電路板本身的重量會造成板子翹曲變形
一般回流焊的爐子都會使用鏈條來帶動電路板向前傳遞，也就是以板子的兩邊當支點撐起整片板子，如果板子上面有過重的零件，或是板子的尺寸過大，就會因為本身的重量而呈現(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，因為V-Cut就是在原來一大張的板材上切出V型溝槽來，所以V-Cut的地方就容易發(fā)生變形。
針對上述提到的問題，在設(shè)計和生產(chǎn)時就要特別注意下述的一些情況，才能比較好的避免板子翹曲：
1. 降低溫度對板子應(yīng)力的影響
既然【溫度】是板子應(yīng)力的主要來源，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。不過可能會有其他副作用發(fā)生，比如說焊錫短路。
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)的時間也會變長，板子的變形量當然就會越嚴重。采用較高Tg的板材就可以增加其承受應(yīng)力變形的能力，但是相對地材料的價錢也比較高。
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)過回焊爐不變形，真的有點強人所難，建議如果沒有輕薄的要求，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。
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帶動電路板前進，尺寸越大的電路板會因為其自身的重量，在回焊爐中凹陷變形，所以盡量把電路板的長邊當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理由，也就是說過爐的時候，盡量用窄邊垂直過爐方向，可以達到最低的凹陷變形量。
5. 使用過爐托盤治具
如果上述方法都很難做到，最后就是使用過爐托盤 (回流焊 carrier/template) 來降低電路板的變形量了，過爐托盤治具可以降低PCB板翹曲的原理是因為治具材質(zhì)一般會選用鋁合金或合成石具有耐高溫的特性，所以電路板經(jīng)過回焊爐的高溫?zé)崦浥c之后冷卻下來的冷縮，托盤都可以起到穩(wěn)住電路板的功能，等到電路板的溫度低于Tg值開始恢復(fù)變硬后，還可以維持住原來的尺寸。
如果單層的托盤治具還無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夾起來，這樣就可以大大降低電路板過回焊爐變形的問題了。不過這過爐托盤挺貴的，而且還得加人工來置放與回收托盤。
6. 改用Router替代V-Cut的分板使用
既然V-Cut會破壞電路板間拼板的結(jié)構(gòu)強度，那就盡量不要使用V-Cut的分板，或是降低V-Cut的深度。
來源： 信號完整性
