PCB组装时要注意翘曲和热剖面问题

弯曲的印刷电路板（PCB）不能在平坦的台式机上摆放。尽管有几种原因可以导致这种情况发生，但是有两种导致板翘曲的具体原因。其中一个与布局相关，而另一个与流程相关。如果在开始组装之前发现PCB翘曲，则说明布局和制造之间出现了问题。如果PCB在之前是平坦的，但在组装后发现翘曲，则可能是在制造和组装之间出现问题。但是，直到PCB通过回流炉后，才会出现一些制造问题。

解决根本原因通常是一个反复的过程。要与制造厂或装配厂讨论此问题，需要收集一些其他信息。这可能是每英寸的翘曲量，板的尺寸及其厚度。连同这些信息一起，可能需要考虑铜的浇注，组件的放置及其尺寸，前提是电路板设计是内部的。

根据以上信息，与设计公司，制造厂或装配厂进行的讨论可能有助于突出翘曲的问题和原因。一旦排除了设计问题，可能有必要确定它是否与制造或组装有关，这将导致下一步确定问题的解决方案。

导致翘曲的设计问题

可能会有一些模糊的设计问题导致PCB翘曲。为了能够在进行制造或组装之前消除它们，有必要了解主要的设计因素：

l 奇怪的形状或较大的切口-在任何阶段都可能导致相当大的翘曲

l 薄板-与组件的数量和大小有关，可能导致组装后变形

l 较重的组件组合在一起-可能在组装过程中引起翘曲。热块的作用类似于散热器，导致膨胀不均且PCB上的焊接不均匀

l 铜浇注量不均匀—尽管铜和聚酰亚胺/ FR-4的热膨胀匹配，但匹配并不精确。对于一侧或拐角处的大量铜浇注，这种差异被放大，从而导致在制造或组装过程中发生翘曲。这可能需要设计者将固态铜倒入斜线以减少翘曲。

导致变形的与组装相关的问题

聚酰亚胺和FR-4都从环境中吸收水分。如果在组装前将一堆裸板存放了一段时间，通常将其在80-150°C的温度下烘烤至少3小时以驱除水分。冷却至室温后即可开始组装。一些电路板供应商在装运前用干燥剂对产品进行真空密封，如果在一次组装过程中没有用完整个包装，则必须将干燥剂与剩余的密封件重新密封。

大板的翘曲可能与板进入回流炉的方向有关。将较大的尺寸平行于烤箱的传送带放置，可以防止PCB边缘与其中部之间的加热不均匀。大板可能需要在PCB的中央提供额外的支撑，并且可能需要添加载体。回流期间，柔性PCB也可能需要类似的支持。

通常，将小型PCB组合在一起以形成面板，以提高组装效率。组装后，操作员手动将它们分成单独的PCB。制造商遵循两种简化分离过程的方法-分离和v评分。在分离过程中，较小的PCB之间的大部分材料都被切掉了，只剩下很小的焊盘。如果面板化很大，这些切口可能会导致变形。V刻痕是一种替代方法，其中V形凹槽形成分离线，而不是移除PCB的一部分。这样可以防止面板在组装过程中翘曲，但允许操作员轻松地将面板分开。

尽管三区回流焊炉足以进行锡/铅焊接，但随着RoHS工艺和无铅焊接的出现，回流焊炉的工作温度更高。此外，为减少回流时对PCB和组件的热冲击，温度逐渐分布在几个区域上，有时多达6到9个，其中一个或多个区域的设置错误的可能性更大。

翘曲也可能是由烤箱装载引起的。如果同时对回流焊炉中的一定数量的板进行了特定PCB的热成型，则在随后的运行中，如果板数量较少，则炉温可能会升高。由于烤箱中板的数量会影响热负荷，因此热量需求可能不足以维持较小批量PCB的典型回流曲线。

回流炉的气流出口堵塞也可能导致特定PCB的温度-时间曲线发生变化，从而导致加热不均，从而导致翘曲。同样，由于助焊剂积聚而造成的孔板堵塞也可能限制强制对流，从而导致板不均匀加热。

防止PCB翘曲

对于用于表面贴装技术的PCB，IPC-6012标准将最大外倾角和扭曲或翘曲定义为0.75％，而对于其他类型（通孔技术），则放宽至1.5％。但是，大多数处理双层/多层板的电子装配厂都希望将翘曲限制在0.7-0.75％之间。使用SMD和BGA的厚度约为1.6 mm的刚性PCB只能承受0.5％的翘曲，而使用PoP的其他PCB只能承受0.3％或更小的翘曲。

组装前正确存放PCB对于防止翘曲至关重要。在其边缘堆叠PCB不能保证它们始终保持垂直，并且PCB的总重量最终会导致弯曲。因此，将它们水平地存储在平坦的表面上是必不可少的。

PCB通常会吸收周围的水分。理想的解决方案是将它们存储在温度和湿度可控的区域。在控制整个商店内的环境不切实际的地方，使用干燥剂控制密封容器内的水分也可能有助于防止PCB在储存过程中吸收水分。

由于PCB制造商利用热量来形成多层板，因此将热量重新施加到翘曲的裸板上也应有助于将它们矫直。这可能需要在加热的光滑钢板之间用力压板3至6小时，然后将PCB烘烤2至3次