PCB板翘分析报告
PCB板翘曲原因及处理方法
PCB板翘曲原因及处理方法对于PＣB 板翘曲所造成得影响，行业中得人都比较清楚。
如它使ＳMT电子元件安装无法进行、或电子元件(包含集成块)与印制电路板焊点接触不良、或电子元件安装后切脚时有些脚切不到或会切到基板；波峰焊时基板有些部位焊盘接触不到焊锡面而焊不上锡等；印制电路板翘曲得成因，一个方面就是所采用得基板（覆铜板)可能翘曲,但在印制电路板加工过程中，因为热应力,化学因素影响，及生产工艺不当也会造成印制电路板产生翘曲.所以,对于印制电路板厂来说，首先就是要预防印制电路板在加工过程中产生翘曲；再就就是对于已经出现翘曲得PＣB 板要有一个合适、有效得处理方法.ﻫ一、预防印制电路板在加工过程中产生翘曲1、防止由于库存方式不当造成或加大基板翘曲ﻫ (1)由于覆铜板在存放过程中，因为吸湿会加大翘曲，单面覆铜板得吸湿面积很大，如果库存环境湿度较高，单面覆铜板将会明显加大翘曲.双面覆铜板潮气只能从产品端面渗入,吸湿面积小，翘曲变化较缓慢。
所以对于没有防潮包装得覆铜板要注意库房条件，尽量减少库房湿度与避免覆铜板裸放,以避免存放中得覆铜板加大翘曲。
（2）覆铜板摆放方式不当会加大翘曲。
如竖放或覆铜板上压有重物，摆放不良等都会加大覆铜板翘曲变形。
2、避免由于印制电路板线路设计不当或加工工艺不当造成翘曲。
如PＣB板导电线路图形不均衡或PCB板两面线路明显不对称,其中一面存在较大面积铜皮，形成较大得应力，使ＰCB板翘曲，在ＰＣB制程中加工温度偏高或较大热冲击等都会造成PCB板翘曲。
对于覆板板库存方式不当造成得影响,PCB 厂比较好解决，改善贮存环境及杜绝竖放、避免重压就可以了。
对于线路图形存在大面积得铜皮得PCB板,最好将铜箔网格化以减少应力。
ﻫ3、消除基板应力，减少加工过程PCB板翘曲由于在PＣB加工过程中，基板要多次受到热得作用及要受到多种化学物质作用。
如基板蚀刻后要水洗、要烘干而受热,图形电镀时电镀就是热得，印绿油及印标识字符后要用加热烘干或用ＵＶ光烤干，热风喷锡时基板受到得热冲击也很大等等。
覆铜板翘曲缺陷及测试和成因分析
覆铜板翘曲缺陷及测试和成因分析2oo5年第6期覆铜板翘曲缺陷及测试和成因分析广州太和覆铜板厂曾光龙摘要:本文详细地分析了覆铜板翘曲缺陷的危害及三大类测试方法标准和异同.并分析了翘曲形成的各方面原因.关键词:覆铜板翘曲危害测试方法成因1,覆铜板翘曲缺陷及其危害性覆铜板翘曲(以下简称基板翘曲)是覆铜板厂,印制电路板厂及相关用户极为关注而又很不容易解决的产品缺陷,它也是电子组装厂及相关用户极为关心的问题.因此基板翘曲也是覆铜板的一个极为重要的质量指标.1.1在PCB制程中,基板翘曲影响PCB制程的顺利进行(如丝印无法进行一挂破网或造成图形变形,或在PCB自动生产线上会出现卡板现象等).1.2基板翘曲将使电子器元件自动插装与贴装操作不能顺利进行.波蜂焊时基板翘曲使部分焊点接触不到焊锡面而焊不上锡.1.3基板翘曲除了可能使集成块接点不能与PCB焊盘密合之外,因翘曲产生的应力,还可能导致接点断裂而造成废品.1.4对于已经安装了电子元器件的PCB板进行切脚操纵时,由于基板翘曲使基板偏离其所在平面,使切脚刀不能很整齐地将电子元器件的引脚切去.造成一些脚切不到,局部还可能出现切到基板的状况.1.5装上电子元器件以后,基板翘曲也影响到电子装置的安装与使用,如PCB板插不进插座,即使插进去了也是接触不良.近十几年来,由于覆铜板行业与原材料供应商的共同努力,使覆铜板的平整度取得了长足的进步,但仍不能完全满足用户,PCB厂和电子产品安装的要求.像SMT及BGA的安装要求印制板的翘曲度小于O.7%,虽然这一要求已远远高于国内外任何一个覆铜板技术标准所规定的指标值,但有些PCB厂甚至要求覆铜板的翘曲度<O.5%或<O.4%,这对覆铜板厂的确很严峻. 由于造成覆铜板翘曲的因素相当多,它与原材料的品质(树脂,基材等的品质),树脂配方,设备,生产工艺条件,PCB线路图形分布均匀性,及PCB制程生产_T艺等等因素相关.理论上是做不出绝对平整的覆铜板,但用户的要求是必须保证的.在如此严格的条件下,如何使做出的覆铜板翘曲度达到用户的要求,并且在制成PCB及其它相关产品以后的翘曲度仍能达到用户的要求,需要业界不懈努力.2,覆铜板翘曲的测试2.1名词定义翘曲是指基板的某一部分偏离基板所在平面的值.如果对基板翘曲的名词定义不同及测量力'法不同,所得的基板翘曲值相差甚大.所以,在确定产品翘曲值时,首先要确定用什么标准和采用什么测量方法和计算方法,才能使供需双方对产品的翘曲指标值的规定和榆测结果达到一致.2.2测试方法2.2.1基板悬挂榆测方法f见图1)丝——I+——————图1,基板翘曲悬挂检测方法早期,我围覆铜板行业参照日本JISC6481标准及其它一些相关标准所制订的覆铜板翘曲度检测法是采用悬挂法.其作法:用夹具夹住麴鼬年第6期覆铜被癸讯基板或覆铜板任一条边的中点或任一个角,将板悬空吊起来,观察板的翘曲状况.用刚性长直尺靠住板弯相对的两条边的中点或相对的二个角, 然后用直尺测量板弯到直尺之间的最大垂直距离.测量相对两条边的板弯值为弓曲值,测量相对二个角的板弯值为扭曲值.测量时变换夹挂点.即夹相邻另一条边的中点或相邻另一角,再行测量.取两次测量中的最大值为该板的弓曲值或扭曲值.这种做法所反映的基板的翘曲度与基板的厚度,基板的尺寸大小及板的刚性有关, 井日与用户实际操作情况相关..对于1.6mm或2.0ram以下厚度产品,当把它悬挂起来时,基板在重力作用下会进一步向基板中间部分变形而加大弯曲度(随着基板厚度增大.这一变化影响减小).当把板切成小块也用悬挂法测量时,这种因重力造成的变形就减少.板切小到一定程度时,这种因重力造成变形就不产生.也即同一块基板,用大板和切成小板所检测出来的板翘曲值差异相当大,这与用户实际使用要求不相一致.此外.采用悬挂测量法,对夹具大小,夹具夹持力没有明确规定.而在实际测量中,夹具与基板的接触面积与夹持力对基板的翘曲度检测值是有一定影响的.夹具面积越大,夹持力越大,对基板翘曲测量结果影响也就越大.F}1于有上述诸多不足,采用悬挂检测法已不常见,当前在CCL及PCB行业中,基本上都采用IPC—TM一650方法来榆测基板翘曲度.2.2.2IPC—TM一650检测方法2.2.2.1IPC标准对基板翘曲的定义弓曲:它是覆铜板或印制电路板类似于柱形或曲球形的一种变形.对于形状为矩形的样品,它的四个角位于同一平面上.扭曲:它是覆铜板或印制电路板在平行于对角线方向发生的一种变形,其中一个角不包含在另外个角的平面上.2.2.2.2榆测方法关于覆铜板和印制电路板弓曲和扭曲的榆测,在IPC—TM一650中有二个文件,一个是IPC.TM一650之2.4.22.1,一个是IPC—TM一650之2.4.22A.IPC—TM一650之2.4.22.1层压板的弓曲和扭曲测量(见图2)..r8.把试样盘手测试平台上,测量最大垂直位移I1,弓曲测量b,扭曲测量嘲芝,iPC-'tM~650检;91ll方法小板应反复转动.以确定最大垂直位移;最大垂直位移可在试样的一个角或试样的一个边.把塞规插入平台与层压板下表面之间.测量最大垂直位移,用半分尺测基规总厚度.以验证测量厚度.弓曲最大盲分率兰弓曲最大垂直位移/最大垂直位移所在边长度n100%扭曲最大百分率=扭最大垂直位移,被测试样对角线长度父i00%13.e一堵50之2.4.22弓和扭曲e百分率)测量i)弓曲测量(同图2)将样品凸面向上置手测试平台上观察样品每一边的两个是否接触到平台.对于在自南状态下接触不到平台的同一样品同一边的两个角,可施加足够的压力(在实际测量时.有的榆测人员用一定重量砝码也有的检测人员用手指按住没有接触到平台的角使没有接触到平台的角接触蓟平台),用塞规测量样品的边与平台的最大垂直位移,计算该样品的弓曲百分率:弓曲百分率=害/L)j:100%其中:RL一样品边与平台最大垂直位移L一样品与平台垂直位移的郝条边接触到平台时的长度ii)扭晰测量(同图2)将样品置手平台上艘任意个角接触平台,如果需要,施加压力于样品的一个角,以确保样品四个角的j个角接触到平台,或翻转样品使其达至这个要求,席测隙规或塞规测量并记录不接触平台的角与平台的最大垂直位移,计算该样品的扭ff锌百分率:扭断百分率lOO%其中:R一样品的角与平台的最大垂直位移2005年第6期覆铜板资讯D一样品的对角线接触到平台时的长度注:计算公式中包含系数2是由于对样品的一个角旌11压力使其接触到平fi,,而使扭Itlt的垂直位移偏离增加了一倍.测量过程中,如果对样品的一个角施加压力不能使样品的三个角接触到平台(例如一块样品对角线的二个角在一个平面上,而另一对角线的二个角在相反的另一个平面上,对其中任一角施压均不能使样品的1一个角同时接触到平台,作/者注),此时应采用扭曲测量的仲裁方法.c扭fHj测量的仲裁方法(见图3)RIa,幢车垒低两个角置于与平台平}亍支捧物上b.憧另两个角用水平支}号}物支起健与平台有}目同高度测量低角与高角与平台间距离图3}{7曲测量仲裁方,去将样品置于测试平台上,使两个较低的相对角接触到平台,或将待测样品置于与样品平行的平台上(见图3-a);用水平支撑物支撑其它两个角,以确保两面个升起的角与平台有相同的高度,用测量仪测量样品最高升起点的高度记为RI(见图3-b);不移动样品,测量与支撑面接触的其中一个角的高度并记为R2(见图3一c),计算该样品的扭曲百分率:扭曲百分率=(R1一R2)/Dx100%其中:R1一样品最高升起角的高度R2一样品与支撑面接触角的高度D一样品对角线接触到平台时的长度DIPC.TM.650之2.4.22.1和2-4.22在检测方法与计算方法上的些区别:aIPC.TM.650之2-4.22检测方法描述得比[PC.TM.650之2.4.22.1具体.h在扭fH1测量与计算方法上,IPC—TM一650 之2.4.22中提到,当待测样品置于平台上,如果需要对样品的一个角施加压力来达到样品的i个角接触到平台,以测量其中一个角的扭曲值时,由于对平台上的一个角施压力以后会使扭fH1的垂直位移偏离增加一倍,所以计算公式中的分母经要乘以2,这是与[PC.TM650之2.4.22.1的最大差异.c在IPC.TM一650之2.4.22中,~JJtl了一个扭曲测量的仲裁方法.d在IPC.4101A"刚性和多层印制电路板用经常材规范"中,有关层压板的弓曲和扭fH1是引用II)C—TM.650Z之2.4.22.12.2-3.国标GB/T4722—92"印制电路用覆铜箔层压板"检测方法(以下简称GB标准).19.a弓曲b扭曲图4GB/T4722-92检测方法2.2-3.1弓曲测量(见图4.a)将fH1率基本一致的试样,凹面向上,置于平台上,使直尺下边轻轻接触试样两端的边缘, 但不得加压使试样变形,从测量尺上渎出跨距L,并测量覆铜板与测量尺下表面的最大间隙D, 按下式换算成1000mm跨距的弓fH1值dd=D1000/L2其中:d--1000mm跨距时的弓fH1值,mm.L0量尺测量的跨距,mm.D—跨距为L时测出的间隙,mm.试样fH1率不一致时,弓fH1值要使用长度不小于300mm(或不小于所测试试样较短一边的长度)的直尺.2.2.3.2扭曲测量(见图4.b)将试样置于平台上,凹下去明显的一面向下,使其下表面的三个角与平台接触,测量下面另一个角与平台的垂直距离D,按下式换算成1000ram的扭曲值.2005年第6期覆铜板资讯d,:D,1000/L其中:d一每1000mm的扭曲值,mm.L一与平台不接触的板角与其对角间的距离,mm;D一实测垂直距离,mm;2.2.4[PC.TM.650标准测量方法,GB标准测量方法与基板悬挂法测量方法的差异:2.2.4.1[PC.TM.650标准及GB标准对基板翘曲测量是将样品平放于平台上,而悬挂法对基板翘曲的测量是将样品悬空挂起来的.对于刚性较好的基板,不论是平放或是悬空挂起来,其变形均较小湖0试差异较小.对于刚性较低的板,南于重力的作用,平放法与悬挂法测试结果差异相当大.(平放法由于重力作用,翘曲减少,悬挂法南于重力作用,翘曲增大).2.2.4.2弓曲测量:三种方法均是测量变形的边与该条边两个角所在平面的最大垂直位移,测试方法是相同的.扭曲测量:[PC.TM650与GB标准均是让样品+==个角接触平台,测量翘起角与平台的最大垂直位移.而悬挂是测量对角线与对角线两个角所在平面最大垂直位移,测试方法不同,结果也就不同.2.2.4_3IPC-TM一650适用范围是:借助切成任意尺寸的板或加T好的刚性印制板(包括单面,双面,多层,冈0挠性印制电路板的刚性部分),试样尺寸为(300-Z-_2)mmx300_+2)mm或更小的板.2.2.4.4.GB要求样品的长和宽均不小于460mm 的原张覆铜板,计算时换算成1000mm表示.2.2.4.5[PC.4101中,层压板允许的弓曲和扭曲值是以百分率来表示的,而GB标准是换算成1O00mm时的值mm来表示.2.2.4.6[PC.4101A与GB厂r4721.92在榆测指标值上的差异表1.IPC标准层压板允许的弓曲和扭曲值单位%层压板厚度O.5≤t≤O.78mm单而板试样尺寸~<200mm2.O单而板试样尺寸200.300mm2.O双而板试样尺寸≤200mm1.O双而板试样尺寸200300ram1.5层压板厚度O.78<t≤1.67mm单而板试样尺寸~<200mm1.5单而板试样尺寸200.300mm1.5双而板试样尺寸~<200mmO.5双而板试样尺寸200.300mm1.O层压板厚度t>1.67mm单而板试样尺寸≤200mm1.5单而板试样尺寸200.300mm1.5双而板试样尺寸≤200mmO.5双而板试样尺寸200.300ram1O注:此要求不适用于绝缘材料厚度小于0.50ram的双面覆铜板,也不适用于两面铜箔厚度2差大于.0.065mm的两面覆不同厚度金属箔的层压板.表2.GB/T4723.92,4724.92标准纸基覆铜板允许弓曲和扭曲值单位mm 弓曲d扭曲d"单而覆铜板双而覆铜板单而或双面覆铜板单而覆铜板I双而覆铜板标称厚度≤7OⅡm≤7OlttmCEPCP.22FCEPCP.22F≤35lttm>35lttmCPFCP01.04CEPCP(G).23FCPFCPO1.04.CEPCP(G).23F05F.IOF05F.IOFO.8至1.2397418181821I181.2以f:至1.6275314141413I141.6以I:至3.22239111111113.2以卜至6.41928811811注:1)最大弓曲和扭曲的要求只适用制造厂的顿面尺寸或切开后的顿面长度和宽度均不小于460mm者2)本表只适用于铜箔标称厚度不大于70um者2.2.5实际榆测中遇到的一些问题处理在实际榆测中,常会出现一些标准上没描述到的情况,笔者认为可以按下面方法处理:2.2.5.1.样品的四个角在同一平面(均同时接触到平台),用IPC.TM.650榆测时,可判断该样品无..20..扭曲,只测弓曲.2.2.5.2.样品变形呈波浪状,样品放于平台上时,样品的一条边与平台有多点接触.笔者认为这种板不适宜于作印制电路板,按IPC标准可判断该样品翘超差.采用GB标准测量时,取S形20o5年第6期覆铜板资讯变形的最长部分,测量该部分的边与直尺的下表面的最大垂直位移,除以与直尺接触的两个接点之间的距离,计算该样品的弓曲值.采用悬挂法测量时,可参照执行.表3.GBfr4725.92标准玻纤布基覆铜板允许弓曲和扭曲值单位mm弓曲d扭叶d"标称单丽双丽单而双面厚度覆铜板覆铜板覆铜板覆铜板≤35m>35m≤70m≤70m0.8—1.227371224121I2—1.618301220121.6—3.29l681283.2-6.49l68128注:1)最大弓曲和扭曲的要求只适用制造厂的板面尺寸或切开后的板面长度和宽度均不小于460ram者.2)本表只适用于铜箔标称厚度不大于70m者.2.2.5.3.试验平台选用,GB标准中测试平台的长和宽均不小于1100mm,可用j=级精度金属平台.笔者认为还是采用尺寸稳定性较好的厚大理石或花岗石制的测试平台较好.而_目.金属平台容易生锈,石材平台不会生锈.2.2.5_4_在标准中,对单面覆铜板翘曲的表达,对覆箔的那一面是凸向上的,表示为"+"(即正翘),对覆箔的那一面是凹向下的,表示为"."(即负翘).在实际生产中,单面纸基覆铜板多数为正翘,而单面玻布基覆铜板多数为负翘,这与基材热膨胀系数不同有关.2.2.5.5.F}1于IPC一4101A标准对层压板翘曲度定义及测试力'法描述比较详细,建议采用或参照IPC.4101A标准来检测层压板翘曲度.2.2.5.6.南于IPC标准对基板翘曲度是以百分数表示的(也可以用翘曲值mm表示),而国标及其他标准对基板翘曲是以毫米值表示的,检测方法和表示'法完全不同.在具体应用时一定要先说明采用什么标准.2.2.5.7对于刚性不足或比较薄的板,南于悬挂法会加大变形,平放法会减少变形.对此类板翘曲榆测方法与标准要求,应由供需双方协议.如可将样品破坏,则可将其裁切成小板,减小变形影响.按IPC.4101A标准榆测.弓曲测量:通常以花岗石或大理石作一平台,将要榆测的覆铜板的凸面向上,平放于平台.21.上,在自,由状态下观察其四个角是否均接触到平台.此时可用两个适当重量的砝码(也有用手指)压住没有接触到平台的翘曲的角,及与之对应的角,以免压住一个角时对角又翘起.此时覆铜板的四个角均接触到平台,按弓曲测试方法用塞规测量样品下表面与平台的最大垂直位移,计算样品的弓曲百分率.有时候,有些样品翘起的二个对角在一个平面,而另二个对角是在相反的另一个平面,用砝码也无法使样品的四个角均接触到平台,这种情况可判定该样品无弓曲,只测扭曲.扭曲测量:将样品自南状态落于平台上,并正反面翻转观察,如果是_一个角接触到平台,一个角翘起,用塞规测量翘起角下表面与平台最大垂直位移,计算扭曲百分率.如果是只有两个角接触到平台,可用适当重量砝码压住不接触平台的两个角中的一个,使三个角接触到平台,测量翘起角与平台间的最大垂直距离,计算扭曲率.此时南于是施压使不接触平台的二个角中的一个接触平台,使扭曲垂直偏离增加一倍,计算扭曲率时分母应乘以2.如果样品的四个角都同时接触到平台,翻转样品时,四个角都不接触到平台,或只有一个角接触到平台,此时可判定该样品无扭曲.3,翘曲产生的原因分析造成覆铜板翘曲的因素很多,不论纸基覆铜板还是玻纤布基覆铜板,产生翘曲的主要因素都是应力.应力的产生与树脂配力',设备条件,原材料种类及原材料品质因素,覆铜板的生产_T艺条件相关;也与PCB制程中PCB线路分布均衡性,PCB制程及电子元器件安装条件等相关.3.1树脂配方的影响树脂配方的设计主要为树脂,田化剂,促进剂的种类及用量的选用.应力的产生与树脂或固化剂分子链的柔顺性,同化剂进程,树脂交联度与产品固化收缩率相关.3.1.1分子链柔顺性影响:分子链比较短的树脂或同化剂,分子链柔顺性比较差,制品容易翘曲.分子链比较长的树脂体系,分子链柔顺性较好,其制品平整度也2005年第6期覆铜板资讯就比较好.最为明显的是当在酚醛树脂中引入了桐油.合成了桐油改性酚醛树脂以后,南于桐油的分子链较长,柔顺性很好,固化后制品内应力较小闼而使纸基层压板,覆铜板的平整度得到明显改善.在玻纤布基层压板,覆铜板上也不乏相似范例,这里不一一列举.3.1.2树脂同化交联密度影响:树脂固化交联密度比较大的树脂体系,制品的内应力也较大,产品在存放过程中因应力释放而将逐步加大翘曲.或在PCB制程中,因受热或外力作用也会使产品加大翘曲,这种状况,在耐热性层压板与耐高温覆铜板中比较明显(为了提高制品耐热性,经常选用多官能基团高分子材料,树脂同化交联密度提高,提高了制品热分解温度,但也增大了制品内应力,此类制品翘曲度相应也较大).3.1.3固化进程影响:同化进程比较快的树脂体系(与固化剂,促进剂种类及用量相关,也与制品层压或加_丁过程升温速率相关).生产过程中南于应力来不及释' 放,使制品在存放过程中或在PCB制程中因应力逐步释放而增大产品翘曲.3.1.4树脂体系的同化收缩率影响:树脂体系的同化收缩率越大,制品的内应力越大,制品越易产生翘曲.分子链比较短或交联密度较高的树脂体系,其同化收缩率都比较大, 所以其制品也较易翘曲.酚醛树脂是同化收缩率比较大的一类树脂.南其制取的产品的翘曲度就比较大,所以现在很少用纯粹的酚醛树脂制取覆铜板,多数采用改性酚醛树脂制取覆铜板.3.2原材料影响原材料对层压板及覆铜板翘曲度影响可分为同定因素和品质因素.所谓冈定因素指该因素与所用材料特性直接相关,所以说该因素是同定的.所谓品质因素指与所用原材料的品质相关.3.2.1同定同素覆铜板主要由铜箔,基材(纸或玻纤布),粘结剂组成的.覆铜板在热压成型时,经历了由低温…高温…冷却降温过程.以FR一4产品为例: 铜箔的热胀系数CTE为1.7x10～,双酚A型环氧树脂的CTE为8.5~10～,玻纤布的CTE为5.04~10～.环氧树脂的固化收缩率是玻纤布的十几倍,是铜箔的五,六倍.覆铜板在加热压合,降温冷却过程中,南于三大材料的热胀冷缩差异很大,而日.玻纤布的纵向与横向同化收缩率还有差异.这些差异势必使产品存在较大内应力,而导致产品翘曲变形.南于这些因素是固定的,导致覆铜板翘曲问题很难根本克服.对于没有铜箔的层压板,存在树脂与基材CTE差异而使产品翘曲变形.南于减少了铜箔影响,其变形程度比覆铜板会稍小一些.对于以不同材料制的纸,其同化收缩率是不相同的.如以棉纤维制取的纸的同化收缩率就较大,以阔叶树制取的纸的同化收缩率比针叶树制取的纸收缩率大等情况,对基板翘曲度造成不同程度影响.3.2.2原材料的品质因素以纸及玻纤布为例,用不同厂家生产的纸或玻纤布制得的层压板,覆铜板的翘曲度的差异很大.在纸基板方面,纸的密度,厚度分布的均匀性,对胶液的浸透性等技术指标,对制品翘曲度都有很大的影响.不同造纸厂南于其所选取的纸浆不同,或抄纸设备不同,抄纸生产技术不同,导致不同厂家的纸的质量差异.用较差质量的纸生产的产品的翘曲度就较大.在玻纤布方面,以前FR一4用的玻纤布是用并股加捻纱织造成的.加捻的纱存在很大应力, 用这种布生产的产品翘曲度比较大.玻纤布在织布前需要先整经.在整经时,每条经纱都需用张力控制仪使每条经纱的张力一致.南于张力控制仪较贵,有些织布厂没配置,导致玻布因张力不一致而出现布面有松紧边,"凹肚"等现象,这些都会造成层压板,覆铜板翘曲变形.自从出现了单股无捻纱,以及较有规模的玻纤布厂整经时,均使用了张力仪调控每条经纱的张力,并用喷气织机代替有梭织机以后,玻纤布的外观得到明显改善.玻布面的松紧边,"凹2005年第6期覆铜板资讯肿"现象已基本不存在,玻布质量大大提高.大大减小了制品的内应力,这才使玻纤布基覆铜板的平整度得到明显改观,并使FR.4型覆铜板翘曲度可达0.7%水平或更高水平.其它材料对覆铜板平整度影响虽不及纸,玻布基材那么明显,但用不同厂家的铜箔或树脂制得的产品的平整度差异还是存在的.3.3设备因素影响对层压板,覆铜板平整度影响比较大的设备为上胶机和热压机.3.3.1上胶机张力的影响基材在上胶机浸胶并烘干过程中,基材受到二个力作用,一个是基材受到设备牵引力,它是纵向的.一个是基材浸了胶烘干以后,树脂到达B阶有一定收缩率,它与纵向牵引力相反.上胶机牵引力越大,基材变形残留应力越大,对覆铜板翘曲度影响也就越大.上胶过程牵引力的存在是绝对的,张力调节仪的使用只是减小了牵引力而已.3.3.2上胶机缺少有效的粘度控制系统及计量辊精度不高影响半同化片树脂含量RC%均匀性依赖于胶液粘度控制,供胶结构,计量辊精度.当半同化片的树脂含量分布不均时,也会使热压后产品存在内应力,产品容易翘曲变形.特别是当半固化片的一边树脂含量大,另一边树脂含量小时更为明显.3.3.3上胶机烘箱横断面温度分布不均影响上胶机烘箱横断面温度分布不均,造成半同化片到达B阶进程不相同,如半同化片左边与右边GT值不同,热压成型时其固化进程差异较大,而产生内应力,导致产品翘曲变形.3.3.4热压板温度分布不均影响当热压板各处温度差比较大时,造成热压过程产品各处同化进程不同,产生内应力,导致产品翘变形.这种状况在热压板面比较大时更为明显,南于产品中心部位与周边部位受热不同而使产品很容易翘相变形.(对于热压板面积达1200x2400mm以上的大热压机,当热压板中心温度稍为偏高时,产品特别容易扭曲).3.3.5层压方式影响当前覆铜板生产都是采用上下挤压式层压。
pcba翘曲标准
pcba翘曲标准PCBA（Printed Circuit Board Assembly）是指将印刷电路板（Printed Circuit Board）上的元器件进行焊接和组装的过程。
在PCBA 过程中，经常会遇到一个重要的问题，那就是PCBA翘曲。
PCBA翘曲是指在焊接和组装过程中，PCBA板的形状出现不规则的弯曲现象。
本文将详细阐述PCBA翘曲标准的相关内容。
一、什么是PCBA翘曲PCBA翘曲是指在PCBA过程中，由于热胀冷缩、焊接温度不均、内部应力差异等因素，导致PCBA板发生不规则弯曲的现象。
这种翘曲可能会对PCBA板的电气性能和物理稳定性产生负面影响，因此，了解和控制PCBA翘曲是十分重要的。
二、PCBA翘曲的影响因素1. PCB板材：PCB板材的选择是决定PCBA翘曲的关键因素之一。
不同的材料具有不同的热膨胀系数，选择热膨胀系数相匹配的PCB材料可以有效减少翘曲问题。
2. PCB设计：合理的PCB设计有助于降低PCBA翘曲的风险。
例如，减少焊盘数量和大小、合理安排元器件布局、增加布线层的数量等。
3. 引脚焊接：焊接引脚时的温度、焊接时间和焊接方式都会对PCBA翘曲产生影响。
合适的焊接工艺参数可以减少翘曲的风险。
4. 焊接剂：焊接剂的选择和使用也会对PCBA翘曲产生影响。
不同焊接剂具有不同的热膨胀系数和粘度，选用合适的焊接剂可以减少翘曲问题。
三、为了确保PCBA质量和性能的稳定性，制定PCBA翘曲标准是非常必要的。
下面介绍一些国际上常用的PCBA翘曲标准。
1. IPC-6012标准：IPC-6012是美国电子工业联盟（IPC）制定的关于PCB制造的标准之一。
IPC-6012标准中规定了各类多层、双面和单面PCB board制造时应满足的技术要求，包括PCBA翘曲。
2. J-STD-001标准：J-STD-001是IPC制定的关于电子组装的标准之一。
该标准规定了电子组装中的工艺和质量控制要求，也对PCBA翘曲作出了一定规定。
PCB板翘曲原因及处理方法
PCB板翘曲原因及处理方法对于PCB 板翘曲所造成的影响，行业中的人都比较清楚。
如它使SMT电子元件安装无法进行、或电子元件（包含集成块）与印制电路板焊点接触不良、或电子元件安装后切脚时有些脚切不到或会切到基板；波峰焊时基板有些部位焊盘接触不到焊锡面而焊不上锡等；印制电路板翘曲的成因，一个方面是所采用的基板(覆铜板）可能翘曲，但在印制电路板加工过程中,因为热应力，化学因素影响，及生产工艺不当也会造成印制电路板产生翘曲.所以，对于印制电路板厂来说，首先是要预防印制电路板在加工过程中产生翘曲;再就是对于已经出现翘曲的PCB 板要有一个合适、有效的处理方法.一、预防印制电路板在加工过程中产生翘曲1、防止由于库存方式不当造成或加大基板翘曲（1）由于覆铜板在存放过程中，因为吸湿会加大翘曲，单面覆铜板的吸湿面积很大，如果库存环境湿度较高，单面覆铜板将会明显加大翘曲.双面覆铜板潮气只能从产品端面渗入,吸湿面积小，翘曲变化较缓慢。
所以对于没有防潮包装的覆铜板要注意库房条件，尽量减少库房湿度和避免覆铜板裸放，以避免存放中的覆铜板加大翘曲。
（2)覆铜板摆放方式不当会加大翘曲。
如竖放或覆铜板上压有重物，摆放不良等都会加大覆铜板翘曲变形。
2、避免由于印制电路板线路设计不当或加工工艺不当造成翘曲.如PCB板导电线路图形不均衡或PCB板两面线路明显不对称,其中一面存在较大面积铜皮，形成较大的应力,使PCB板翘曲，在PCB制程中加工温度偏高或较大热冲击等都会造成PCB板翘曲。
对于覆板板库存方式不当造成的影响，PCB 厂比较好解决，改善贮存环境及杜绝竖放、避免重压就可以了。
对于线路图形存在大面积的铜皮的PCB板，最好将铜箔网格化以减少应力。
3、消除基板应力，减少加工过程PCB板翘曲由于在PCB加工过程中，基板要多次受到热的作用及要受到多种化学物质作用.如基板蚀刻后要水洗、要烘干而受热，图形电镀时电镀是热的，印绿油及印标识字符后要用加热烘干或用UV光烤干，热风喷锡时基板受到的热冲击也很大等等。
PCB大铜面铜皮起翘原因分析及改善对策
大铜面铜皮起翘原因分析及改善对策一、前言：随着无铅焊接温度的提高，对于pcb 内部相邻材料之间因膨胀不匹配产生的应力会加剧，从而出现一系列的可靠性问题，如孔铜断裂、分层起泡、焊盘/铜皮起翘、翘曲变形等。
外层含大铜面结构的 PCB 板本身就容易出现一些结构性的问题，如大铜面边缘白点问题、大铜面边缘铜皮起翘问题、铜面下白点问题等，加上无铅化焊接温度的影响，这些结构性的问题会变得更加突出。
此处讨论的是大铜面边缘铜皮起翘问题的产生原因和改善对策。
二、机理探讨：先回顾下应力的概念，应力就是当材料在外因（外力、温湿度变化）作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变称为应变，材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，单位面积上的这种反作用力为应力。
应力=作用力/面积同截面垂直的称为正应力或法向应力，同截面相切的称为剪切应力。
应力会随着外力的增加而增长，对于某一种材料，应力的增长是有限度的，超过这一限度，材料就要破坏。
从铜皮起翘的外观特征我们可以获得其产生原因的基本思路：铜皮起翘主要出现在大铜面的边缘，非大铜面的线路位置不会出现这种问题，说明引起铜皮起翘的应力大小和铜面积有关；大铜面下常伴随出现树脂裂纹问题，说明铜箔和树脂之间存在一定的相互作用力；相对边的位置，角的位置更容易出现铜皮起翘出现问题，说明角的位置应力最大。
铜皮起翘图片如下：我们分析认为铜皮起翘发生的机理为：PCB 中主要材料是玻璃布、树脂和铜箔，其中树脂的CTE最大，高于Tg 温度下，树脂CTE 一般>250-350ppm/℃ ，而铜箔为5-20ppm/℃，玻璃为6-10ppm/℃，铜箔与树脂X/Y 方向膨胀存在不匹配，产生X/Y 方向的剪切应力，当边角位置的应力大到铜箔和树脂结合极限时，树脂和铜箔界面会产生分离，出现铜皮起翘现象。
三、原因分析和改善措施板材之所以出现铜皮起翘主要是产生的热应力远远超过了铜箔与树脂界面的结合力，或者是界面结合力不足以抵抗剪切应力导致，因此我们从产生的热应力、以及抵抗热应力能力两方面进行分别说明。
pcb紧固过程中的翘曲
PCB紧固过程中的翘曲1. 简介PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）是现代电子设备中不可或缺的组成部分。
在PCB的制造过程中，紧固是一个重要的环节，它确保了电子元件的稳定性和可靠性。
然而，紧固过程中可能会导致PCB的翘曲问题，这对于电子设备的性能和可靠性都会产生不良影响。
本文将深入探讨PCB紧固过程中的翘曲问题，并提出相应的解决方法。
2. PCB紧固过程中的翘曲原因PCB紧固过程中的翘曲问题主要有以下几个原因：2.1 PCB材料性质不匹配PCB通常由多层材料叠压而成，不同层的材料性质可能存在差异。
例如，PCB的外层通常采用玻璃纤维增强材料，而内层可能采用聚酰亚胺等高温材料。
这种材料性质的差异可能导致在紧固过程中产生不均匀的热应力，从而引起PCB的翘曲。
2.2 紧固力不均匀在紧固PCB时，如果紧固力不均匀，会导致PCB受到不均匀的力作用，进而引起翘曲。
紧固力不均匀的原因可能是紧固螺栓的松紧程度不一致，或者紧固螺栓的数量和位置设置不合理。
2.3 PCB设计问题PCB的设计也可能导致紧固过程中的翘曲问题。
例如，在PCB的布线过程中，如果布线不合理，可能导致电子元件的分布不均匀，从而使得紧固力不均匀，引起翘曲问题。
3. PCB紧固过程中的翘曲影响PCB紧固过程中的翘曲问题会对电子设备的性能和可靠性产生不良影响，主要包括以下几个方面：3.1 电子元件的失配PCB翘曲可能导致电子元件之间的布局失配，从而影响电路的连接性能。
失配可能导致电子元件之间距离过远或过近，进而影响信号传输速度和稳定性。
3.2 焊接质量下降PCB翘曲会导致焊接过程中的变形和应力集中，从而降低了焊接质量。
焊接质量下降可能导致焊点断裂、接触不良等问题，进而影响电子设备的可靠性。
3.3 机械强度减弱PCB翘曲会导致PCB的机械强度减弱，容易发生折断、开裂等问题。
机械强度的减弱可能导致PCB在运输、安装和使用过程中的损坏，进而影响电子设备的寿命。
PCB生产中产品翘曲的成因与对策
总564期第5期2015年5月Vol.564，No.5May ，2015在PCB&CCL 行业的共同努力下，印制板的基材逐渐向高档基材和绿色环保型基材方向发展，适用于SMT ，耐热性高、热稳定性好、低介电常数、耐离子迁移、无基材翘曲、加工性能良好等将成为今后一段时间基材的发展方向。
当前对于SMT 和BGA 等安装的板，按当前印制板制造技术，要保证在PCB 制程中各种状态下所有的板翘均达到0.5%以内，除印制板生产控制外，板材的生产过程及成品板的使用都需要共同控制。
1基材原材料因素原材料因素可分为固定因素和品质因素。
1.1固定因素原材料固定因素是指组成基材的主要原材料玻纤布、铜箔、环氧树脂的热膨胀系数相差很大，如E-玻纤布为5.04x10-6/℃、铜箔为1.7x10-5/℃、双酚A 型环氧树脂为8.5x10-5/℃。
环氧树脂的固化收缩率是玻纤布的十几倍，是铜箔的五六倍。
基材在生产过程中由于热胀冷缩的缘故，铜箔和基板的膨胀系数存在明显差异，从而产生内应力，内应力的释放产生基材翘曲［1］。
1.2品质因素原材料品质因素，在三大主材中的玻纤布结构是各向异性，如经向和纬向密度不同、经向与纬向强度不同等，必定造成产品各个方向的应力不相同，也是造成产品翘曲的一个重要因素。
当配方中有两种或两种以上树脂并用时，两种树脂的固化进程可能不一致，交联密度可能不均衡等而造成应力。
2基材生产设备因素基材设备影响因素是指覆铜板生产过程中设备影响因素，包括如下几个方面：2.1在上胶过程中，上胶机的烘箱高度很高，由于自重作用，玻纤布会受到一个重力作用而产生变形。
上胶机的被动辊很多，阻力较大，需有一个力才能将玻纤布拉过上胶机，这个力（俗称“张力”），有可能使玻纤布变形。
玻纤布变形或粘结片变形都使产品存在“内应力”而易翘曲。
2.2上胶机烘箱温度分布不尽相同及黏结片上各处摘要：翘曲是印制板生产中最常见而又最难解决的问题。
综合分析造成印制板翘曲的原因主要为应力。
覆铜板翘曲原理
覆铜板翘曲原理
在SMT加工中，PCB翘曲的原因可能有：
- 铜膜上的内应力：即使在室温下无需任何热处理，铜膜上的内应力也可能导致电路板翘曲。
- 温度变化：在涉及温度变化的工艺过程中，例如回流焊，铜层和基板之间的热膨胀系数不同会导致翘曲。
- 铜密度差异：当单独蚀刻的覆铜板堆叠在一起时，每层铜密度的差异会导致每层上的应力大小不同，从而导致翘曲。
- 支架差异：反过来镶板使用导轨和支腿，组装后支腿被移除，PCB 通过拆板分离，电路板区域与外伸支架区域的铜密度差异进一步导致翘曲。
为了降低PCB板翘曲的可能性，可以使用过炉托盘治具，因为治具材质一般会选用铝合金或合成石，具有耐高温的特性。
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8 0.96 1.26 0.3
蚀刻前烘烤(mm0 蚀刻后烘烤(mm) 翘曲比率%
注：板翘标准以我司基板成品板翘≤1%换算成mm约为 4.24mm。
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4、数据分析
• 1.数据收集后对每一PNL板分析纬歪的方向性，结果9PNL 板纬纱歪斜方向相反，其中5PNL数据超标，比率为56%。 纬纱歪斜方向一致共8PNL全部在标准范围内。 • 2.但从数据来看纬纱歪斜方向相反的为互拍板，且翘曲度 都比较大，而纬纱歪斜方向一致的为正常板数据相对比较 小。
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二、可能原因分析
人員
基板烘烤 后未完全 擺放整齊 壓合后烘烤 未冷卻就轉 移
方法
外包回來 的板未開 包就烘烤 昇溫速率過 快或過慢 壓合 程式
烘烤使 用的鋼 板變形 基板烘烤 轉移的棧板不平 組合無方 向性 PP組合 裁 斜 PP 裁 牛皮紙隔 切 離未鋪平 成品 烘烤
壓合后 加烤 壓合后的
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五、结论
1.经实验证明纬纱歪斜方向相反（互拍）为PCB板弯翘 的原因之一。 2.压合、烘烤异常原因需到客户端确认排除。
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THE END
THANK YOU VERY MUCH ！
2009年11月23日
9 2.82 4.2 0.99
蚀刻前烘烤 (mm) 蚀刻后烘烤 (mm) 翘曲比率%
纬歪方向一致：
样本数
1 1.02 1.18 0.28
2 0.82 3.74 0.88
3 3.36 0.92 0.22
4 4.12 1.16 0.27
5 1.86 3.16 0.74
6 6.72 1.08 0.25
7 1.0 3.52 0.83
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3.数据记录
纬歪方向相反：
样本数
1 1.04 7.18 1.59
2 1.88 3.56 0.84
3 1.06 8.76 2.1
4 6.58 3.58 0.84
5 1.28 4.12 0.97
6 1.36 12.36 2.91
7 4.2 4.36 1.03
8 3.52 5.82 1.37
板加烤
參數中 無規定
基板 烘烤
高壓壓力過 大殘留應力
壓力均勻性 不佳
烤箱
水平度不夠 溫度均勻 性不佳
PP,內 層板, 銅箔三 則CTE 不一致
樹脂固化殘留應 力
P C B 板 弯 翘
壓機
樹脂受熱流 動不均產生 應力不均
PP
玻織布生 產過程中 緯紗傾斜 PP製作過程 中緯紗傾斜
機器
物料
經緯 歪斜
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2. 测试方法
A.把正常板和互拍板分别裁成300*300mm的小板； B.蚀刻前将小板置于平台上，将三个角压住，另一角自然翘 起，以高度尺量取翘起一角度高度H，然后代入公式： W= H*100%
L
C.将小板蚀刻去表面铜箔，清洗吹干后重复上一步动作可得 蚀刻后的翘曲度； D.将蚀刻后的小板置于150℃烘箱15分钟，如此加热冷却循 环三次后，重复（2）之步骤以第三次烘烤后的数据为翘 曲度。
合正电子科技有限公司
UNIPLUS ELECTRONICS CO.LTD
PCB板弯翘分析报告
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目录
• • • • • 一、报告目的 二、可能原因分析 三、可能原因改善对策 四、厂内实验分析 五、结论
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一、报告目的
分析PCB板弯翘之可能原因，找出改善对策，协商 处理客诉。
三、可能原因改善对策
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四、厂内实验分析
1.实验步骤： A.取宝得客户退回10mil（不含铜）基板开成17PNL小 料； B.为使内层残铜率和图形接近而使用三T4机选用7628（南亚）RC42%一段纬纱歪斜的 PP； D.将PP分径纬向开成N026027A之小料； E.取样品测纬歪（测试结果为4.5%-5%）； F.走三厂流程：内层 蚀刻 棕化 预叠 组合 压合 拆板后测板翘。