PCB板弯板翘发生的原因与防止的方法

有网友问到「SMT制程中，电路板经过Reflow时大多容易发生板弯板翘，严重的话甚至会造成元件空焊、立碑等情况，请问应如何克服呢？」

老实说每个板弯与板翘所形成的原因或许都不太一样，但应该都可以归咎于施加于板子上的应力大过了板子材料所能承受的应力，当板子所承受的应力不均匀或是板子上每个地方抵抗应力的能力不均匀时，就会出现板弯及板翘的结果。

那板子上所承受的应力又来自何方？其实Reflow制程中最大的应力来源就是「温度」了，温度不但会使电路板变软，还会扭曲电路板，再加上「热胀冷缩」的材料特性，是形成板弯板翘的主因。

那为何有些板子的板弯与板翘程度不同呢？

在了解这个板弯与板翘问题前，建议你先参考一下【PCB爆板的真因剖析与防止】这篇文章，其中有些内容会有关系。

1. 电路板上的铺铜面面积不均匀，会恶化板弯与板翘。

一般电路板上都会设计有大面积的铜箔来当作接地之用，有时候Vcc层也会设计有大面积的铜箔，当这些大面积的铜箔不能均匀地分佈在同一片电路板上的时候，就会造成吸热与散热速度不均匀的问题，电路板当然也会热胀冷缩，如果涨缩不能同时就会造成不同的应力而变形，这时候板子的温度如果已经达到了Tg值的上限，板子就会开始软化，造成永久的变形。

2. 电路板上各层的连结点(vias)会限制板子涨缩

现今的电路板大多为多层板，而且层与层之间会有向铆钉一样的连接点(via)，连结点又分为通孔、盲孔与埋孔，有连结点的地方会限制板子涨冷缩的效果，也会间接造成板弯与板翘。

3. 电路板本身的重量会造成板子凹陷变形

一般回焊炉都会使用链条来带动电路板于回焊炉中的前进，也就是以板子的两边当支点撑起整片板子，如果板子上面有过重的零件，或是板子的尺寸过大，就会因为本身的种量而呈现出中间凹陷的现象，造成板弯。

4. V-Cut的深浅及连接条会影响拼板变形量

基本上V-Cut就是破坏板子结构的元凶，因为V-Cut就是在原来一大张的板材上切出V型沟槽来，所以V-Cut的地方就容易发生变形。
 

那要如何才可以防止板子过回焊炉发生板弯及板翘的情形呢？

1. 降低温度对板子应力的影响

既然「温度」是板子应力的主要来源，所以只要降低回焊炉的温度或是调慢板子在回焊炉中升温及冷却的速度，就可以大大地降低板弯及板翘的情形发生。不过可能会有其他副作用发生，比如说焊锡短路。

2. 采用高Tg的板材

Tg是玻璃转换温度，也就是材料由玻璃态转变成橡胶态的温度，Tg值越低的材料，表示其板子进入回焊炉后开始变软的速度越快，而且变成柔软橡胶态的时间也会变长，板子的变形量当然就会越严重。采用较高Tg的板材就可以增加其承受应力变形的能力，但是相对地材料的价钱也比较高。

3. 增加电路板的厚度

许多电子的产品为了达到更轻薄的目的，板子的厚度已经剩下1.0mm、0.8mm，甚至做到了0.6mm的厚度，这样的厚度要保持板子在经过回焊炉不变形，真的有点强人所难，建议如果没有轻薄的要求，板子最好可以使用1.6mm的厚度，可以大大降低板弯及变形的风险。

4. 减少电路板的尺寸与减少拼板的数量

既然大部分的回焊炉都采用链条来带动电路板前进，尺寸越大的电路板会因为其自身的重量，在回焊炉中凹陷变形，所以尽量把电路板的长边当成板边放在回焊炉的链条上，就可以降低电路板本身重量所造成的凹陷变形，把拼板数量降低也是基于这个理由，也就是说过炉的时候，尽量用窄边垂直过炉方向，可以达到最低的凹陷变形量。

5. 使用过炉托盘治具

如果上述方法都很难作到，最后就是使用过炉托盘 (reflow carrier/template) 来降低变形量了，过炉托盘可以降低板弯板翘的原因是因为不管是热胀还是冷缩，都希望托盘可以固定住电路板等到电路板的温度低于Tg值开始重新变硬之后，还可以维持住园来的尺寸。

如果单层的托盘还无法降低电路板的变形量，就必须再加一层盖子，把电路板用上下两层托盘夹起来，这样就可以大大降低电路板过回焊炉变形的问题了。不过这过炉托盘挺贵的，而且还得加人工来置放与回收托盘。

6. 改用Router替代V-Cut的分板使用

既然V-Cut会破坏电路板间拼板的结构强度，那就尽量不要使用V-Cut的分板，或是降低V-Cut的深度。