如果忍耐算是堅(jiān)強(qiáng)，我選擇抵抗；
如果妥協(xié)算是努力，我選擇爭(zhēng)取。
————來(lái)自電影《不跟隨》
不知從何時(shí)開(kāi)始，產(chǎn)品同質(zhì)化成了這個(gè)商業(yè)時(shí)代的潮流，為了生存和利益只處理熟悉范圍內(nèi)的事情，不愿花費(fèi)大量的努力和精力革故鼎新。熟知Husion的客戶(hù)都知道，Husion一直堅(jiān)持著產(chǎn)品差異化，這種差異化體現(xiàn)在敢于否定經(jīng)驗(yàn)，敢于尋找突破，不間斷地、堅(jiān)持不懈地尋求最佳方案，直到把它做好做精。
分布式KVM傳輸器是遠(yuǎn)程訪問(wèn)控制的重要樞紐，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)大大影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為此，Husion對(duì)分布式KVM傳輸器的故障進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)有些故障問(wèn)題可能是由于電路板變形引起的，并存在一定的隱患，本篇Husion內(nèi)容整理出改進(jìn)改良PCB變形的方案，并提出予以實(shí)施。
PCB板平整性的重要性
首先我們先來(lái)了解一下PCB板的平整性的重要性。目前表面貼裝技術(shù)正在朝著高精度、高速度、智能化方向發(fā)展,這就對(duì)做為各種元器件承載的PCB板提出了更高的平整度要求。在自動(dòng)化表面貼裝線上,電路板若不平整,會(huì)引起定位不準(zhǔn),元器件無(wú)法插裝或貼裝到板子的孔和表面貼裝焊盤(pán)上，裝上元器件的電路板焊接后發(fā)生彎曲,板子也無(wú)法裝到機(jī)箱或機(jī)內(nèi)的插座上。
在IPC標(biāo)準(zhǔn)中特別指出帶有表面貼裝器件的PCB板允許的最大變形量為0.75%,沒(méi)有表面貼裝的PCB板允許的最大變形量為1.5%。實(shí)際上,為滿足高精度和高速度貼裝的需求,部分電子裝聯(lián)廠家對(duì)變形量的要求更加嚴(yán)格,例如有些公司要求允許的最大變形量為0.5%,甚至有的要求0.3%。電路板經(jīng)過(guò)回流焊時(shí)大多容易發(fā)生板彎板翹，嚴(yán)重的，甚至?xí)斐稍蘸浮⑻摵浮⒘⒈惹闆r。
PCB板變形分為兩種可能，1、PCB板加工過(guò)程的變形；2、PCB板貼裝后的搬運(yùn)，堆放，安裝等過(guò)程的變形。
PCB板加工過(guò)程的變形原因非常復(fù)雜，可分為熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力兩種應(yīng)力導(dǎo)致。其中熱應(yīng)力主要存在于壓合過(guò)程中，機(jī)械應(yīng)力主要存在PCB板堆放、搬運(yùn)、烘烤過(guò)程中。
PCB變形的原因總結(jié)
電路板上的鋪銅面面積不均勻，會(huì)惡化板彎與板翹，是PCB設(shè)計(jì)師需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題；
電路板上各層的連結(jié)點(diǎn)(vias，過(guò)孔)會(huì)限制板子漲縮，由于高速集成芯片的使用，HDI-PCB的出現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)高速電路圖時(shí)，過(guò)孔、走線，在PCB設(shè)計(jì)圖中不可能均勻分布。所以此點(diǎn)不可避免；
V-Cut的深淺及連接條會(huì)影響拼板變形量，針對(duì)分布式KVM傳輸器的電路板是沒(méi)有使用V-Cut工藝的，所以不存在此點(diǎn)問(wèn)題；
電路板本身的重量會(huì)造成板子凹陷變形。分布式KVM傳輸器的電路板上，帶有2個(gè)70X35(mm)的散熱片，這2個(gè)超重的器件嚴(yán)重造成了電路板的變形，使得KVM傳輸器電路板存在故障隱患；
壓合材料、結(jié)構(gòu)、對(duì)板件變形的影響。PCB板由芯板和半固化片以及外層銅箔壓合而成，其中芯板與銅箔在壓合時(shí)受熱變形，變形量取決于兩種材料的熱膨脹系數(shù)（CTE），此為電路板基材的選擇對(duì)線路板造成影響。簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)，我們主要了解高TG板材，和普通板材的區(qū)別就能很好的理解。高TG電路板當(dāng)溫度升高到某一區(qū)域時(shí)，基板將由"玻璃態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋鹉z態(tài)”，此時(shí)的溫度稱(chēng)為該板的玻璃化溫度(TG)。也就是說(shuō)TG是基材保持剛性的最高溫度(℃)。也就是說(shuō)PCB基板材料在高溫下，不但產(chǎn)生軟化、變形、熔融等現(xiàn)象，同時(shí)還表現(xiàn)在機(jī)械、電氣特性的急劇下降。一般TG的板材為130度以上，高TG一般大于170度，中等TG約大于150度。基板的TG提高了，印制板的耐熱性、耐潮濕性、耐化學(xué)性、耐穩(wěn)定性等特征都會(huì)提高和改善。TG值越高，板材的耐溫度性能越好。由于阻焊油墨固化時(shí)不能互相堆疊，所以PCB板都會(huì)豎放在架子里烘板固化，阻焊溫度150℃左右，剛好超過(guò)中低TG材料的TG點(diǎn)，TG點(diǎn)以上樹(shù)脂為高彈態(tài)，板件容易在自重或者烘箱強(qiáng)風(fēng)作用下變形。普通板熱風(fēng)焊料整平時(shí)錫爐溫度為225℃~265℃,時(shí)間為3S-6S。熱風(fēng)溫度為280℃~300℃.焊料整平時(shí)板從室溫進(jìn)錫爐，出爐后兩分鐘內(nèi)又進(jìn)行室溫的后處理水洗。整個(gè)熱風(fēng)焊料整平過(guò)程為驟熱驟冷過(guò)程。由于電路板材料不同，結(jié)構(gòu)又不均勻，在冷熱過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)熱應(yīng)力，導(dǎo)致微觀應(yīng)變和整體變形翹曲。而我們部分PCB板之前采用的是一般TG的基板，所以也可能存在造成PCB板變形的隱患。
此外PCB電路板，在存放，搬運(yùn)，堆疊放置等過(guò)程中，也是會(huì)容易造成機(jī)械變形的，尤其是對(duì)于2.0MM一下的板子影響更為嚴(yán)重，而我們分布式KVM傳輸器的電路板的板厚為1.6MM。除了以上因素外，影響PCB變形也包括了環(huán)境因素。
PCPCB板變形的改進(jìn)優(yōu)化措施
在電路圖PCB設(shè)計(jì)階段，嚴(yán)格遵守板層對(duì)稱(chēng)性的原則。相對(duì)稱(chēng)的銅箔，應(yīng)注意把控差不多或者相同的殘銅率，最好在空余的地方都補(bǔ)上鋪銅。盡量避免在生產(chǎn)壓合過(guò)程中因此造成翹曲。
由于各層的連結(jié)點(diǎn)(vias，過(guò)孔)會(huì)限制板子漲縮，所以，在HDI-PCB板上，要在空余的地方盡可能均勻放置一些地過(guò)孔，且板邊應(yīng)盡可能均勻間隔打上縫邊孔。或者在設(shè)計(jì)PCB電路圖過(guò)程中，可以考慮使用更厚的板厚設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)PCB板的剛性。盡量減少PCB板因熱應(yīng)力造成翹曲的可能性。
在電路設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，還可以盡量縮小PCB的尺寸，以減少PCB板其自身的自重，避免在回焊爐中凹陷變形。且設(shè)計(jì)PCB時(shí)候，盡量使用PCB的長(zhǎng)邊作為工藝邊，可以在過(guò)爐的時(shí)候，達(dá)到最低的凹陷變形量。
可把PCB板上安裝的體積與重量均較大的彈壓性的鋁制散熱片更換為使用散熱性能更為優(yōu)良且體積與重量均較小的貼裝銅制散熱片。
Husion對(duì)提供PCB板制造的供應(yīng)商提出更高的生產(chǎn)工藝要求，譬如要求允許的最大翹曲度為0.5%，甚至可以要求0.3%；譬如使用中TG的板材，甚至高TG的板材。
使用過(guò)爐托盤(pán)治具來(lái)降低變形量了，過(guò)爐托盤(pán)可以降低板彎板翹的原因是因?yàn)椴还苁菬崦涍�是冷縮，都能依賴(lài)托盤(pán)可以固定住電路板等到電路板的溫度低于Tg值開(kāi)始重新變硬之后，還可以維持住原來(lái)的尺寸。
加強(qiáng)貼裝后的PCB板的存放，搬運(yùn)，堆疊放置等過(guò)程中的保護(hù)措施。盡量做到密封包裹，泡面棉的厚度適中，堆疊放置應(yīng)該豎立并排放置在平整的工作臺(tái)上，即便有泡沫棉保護(hù)也盡量不要上下堆疊放置，或者被其他重物壓著。長(zhǎng)期放置還要注意防潮，防曬，防濕處理。
可能存在造成PCB板變形的隱患。
此外PCB電路板，在存放，搬運(yùn)，堆疊放置等過(guò)程中，也是會(huì)容易造成機(jī)械變形的，尤其是對(duì)于2.0MM一下的板子影響更為嚴(yán)重，而我們分布式KVM傳輸器的電路板的板厚為1.6MM。除了以上因素外，影響PCB變形也包括了環(huán)境因素。
PCPCB板變形的改進(jìn)優(yōu)化措施
在電路圖PCB設(shè)計(jì)階段，嚴(yán)格遵守板層對(duì)稱(chēng)性的原則。相對(duì)稱(chēng)的銅箔，應(yīng)注意把控差不多或者相同的殘銅率，最好在空余的地方都補(bǔ)上鋪銅。盡量避免在生產(chǎn)壓合過(guò)程中因此造成翹曲。
由于各層的連結(jié)點(diǎn)(vias，過(guò)孔)會(huì)限制板子漲縮，所以，在HDI-PCB板上，要在空余的地方盡可能均勻放置一些地過(guò)孔，且板邊應(yīng)盡可能均勻間隔打上縫邊孔。或者在設(shè)計(jì)PCB電路圖過(guò)程中，可以考慮使用更厚的板厚設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)PCB板的剛性。盡量減少PCB板因熱應(yīng)力造成翹曲的可能性。
在電路設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，還可以盡量縮小PCB的尺寸，以減少PCB板其自身的自重，避免在回焊爐中凹陷變形。且設(shè)計(jì)PCB時(shí)候，盡量使用PCB的長(zhǎng)邊作為工藝邊，可以在過(guò)爐的時(shí)候，達(dá)到最低的凹陷變形量。
可把PCB板上安裝的體積與重量均較大的彈壓性的鋁制散熱片更換為使用散熱性能更為優(yōu)良且體積與重量均較小的貼裝銅制散熱片。
Husion對(duì)提供PCB板制造的供應(yīng)商提出更高的生產(chǎn)工藝要求，譬如要求允許的最大翹曲度為0.5%，甚至可以要求0.3%；譬如使用中TG的板材，甚至高TG的板材。
使用過(guò)爐托盤(pán)治具來(lái)降低變形量了，過(guò)爐托盤(pán)可以降低板彎板翹的原因是因?yàn)椴还苁菬崦涍�是冷縮，都能依賴(lài)托盤(pán)可以固定住電路板等到電路板的溫度低于Tg值開(kāi)始重新變硬之后，還可以維持住原來(lái)的尺寸。
加強(qiáng)貼裝后的PCB板的存放，搬運(yùn)，堆疊放置等過(guò)程中的保護(hù)措施。盡量做到密封包裹，泡面棉的厚度適中，堆疊放置應(yīng)該豎立并排放置在平整的工作臺(tái)上，即便有泡沫棉保護(hù)也盡量不要上下堆疊放置，或者被其他重物壓著。長(zhǎng)期放置還要注意防潮，防曬，防濕處理。
可能存在造成PCB板變形的隱患。
此外PCB電路板，在存放，搬運(yùn)，堆疊放置等過(guò)程中，也是會(huì)容易造成機(jī)械變形的，尤其是對(duì)于2.0MM一下的板子影響更為嚴(yán)重，而我們分布式KVM傳輸器的電路板的板厚為1.6MM。除了以上因素外，影響PCB變形也包括了環(huán)境因素。
PCB電路板是實(shí)現(xiàn)電子電路產(chǎn)品大部分功能的載體，也是個(gè)敏感且感性的寵兒，需要我們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)與使用過(guò)程中細(xì)心呵護(hù)。
別小看這些細(xì)節(jié)，每一步小小的改變，都是產(chǎn)品品質(zhì)的保證。
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