自动化生产PCB板材平整度影响生产良率

尤其是大量生产的产线环境，新一代电子设备产线多半透过自动化SMT(surface-mountdevices)上料、自动回焊元器件机制，从上锡∕上料等都是由自动化设备高速运行，已不是人工加工处理所能应付，甚至在大量微缩产品机构、体积，元器件的布局更紧凑，多半需要自动化生产设备才可能完成加工程序。

在自动化加工设备产制流程，基本上是以PCB为全平整状态下进行自动上料的位置定位标定，为求生产速度，在往复上料、定位程序可能会因为产速需要加快或缩减，若PCB在生产过程或加工上料前出现板材翘曲或变形，大型IC半导体上料或是SMT元件焊接上料就可能出现前述问题，导致产品生产品质与稳定性降低，产线针对故障品、不良品的重加工反而让成本暴增。

在SMT加工上料过程，PCB板不平整问题不但会导致上料定位不够精准，大型点功率元件可能无法准确插装或贴装在PCB表面，较差状况可能会因为错误插件把插装机搞故障，自动化产线因为问题出现∕排除、导致产速下降。

至于插件歪斜的元器件也可能不影响插件或是焊接生产，但歪斜的元件虽不影响功能却可能让后续机壳组装产生无法安装到机箱或组装加工问题，事后人工再加工处理也会产生重工成本。尤其是SMT技术正朝高速化、智能化、高精密度方向升级，但PCB板容易翘曲却往往成了阻碍生产速度再提升的瓶颈。

SMT自动化加工上料精度为优化重点

以SMT加工自动化机台为例，元器件为利用吸嘴运用吸力吸住电子料件，PCB经过上加热焊膏快速将元器件上料贴合，达到完美上料∕焊接的状态，必须是元件吸附平稳、焊膏加热处理时机恰到好处，电子元件与PCB完整接合后吸住料件的吸嘴释放真空吸力后释放料件，完成精准上料∕焊接元件目的。

而上料过程中可能在吸嘴真空吸引力控制不良，导致元件抛料问题造成元器件移位、或是贴片机的下压力道过大导致料件焊接点的焊膏被挤出焊点状态，这些状况尤其在PCB翘曲不平整时最容易被凸显出来，不平整的PCB也成为自动上料机频繁需要排除的问题点。

PCB不平整不仅会造成抛料或是料件挤压问题，对脚位密集的半导体、整合晶片元器件也极容易因为左右上下移位(平移误差)或是角度移位(旋转误差)，导致上料位置偏移，偏移的结果可能导致半导体IC接脚虚焊甚至空焊问题发生。

PCB容许变形量越低越好

在IPC所列的标准有提到SMT贴片机所对应的PCB最大容许变形量约在0.75%，若是不进入自动化SMT处理、手工上料∕焊接的PCB最大容许变形量则为1.5%，但基本上这只是对PCB翘曲程度的低标准要求，若要满足SMT贴片机的自动化加工精准度与预度，对于PCB变形量控制标准必须比0.75%要求更高，可能必须要要求至少0.5%甚至是0.3%高标准要求。

检视PCB为何产生翘曲？

其实PCB为铜箔、玻璃纤维、树脂等复合材料使用化学胶料搭配物理压合、贴合制成的复合板材，每种材料的弹性、膨胀系数、硬度、应力表现都不同，受热膨胀的状况也会有差异，在PCB加工过程会经过多段热处理、机械切割、化学材料浸泡、物理压合黏合等过程反覆处理，要制作具完全平面的PCB本来就是缘木求鱼、难上加难，但至少可以控制在一定比例要求的平整度表现。

导致PCB翘曲成因复杂必须从材料∕制程多方分析

虽然导致PCB翘曲变形的原因复杂，但至少可以从几个可以着手的角度进行处理。首先，须先针对PCB板为何变形进行原因分析，知道产出问题关键才能找出对应解法，降低PCB板变形问题可以自材料、复合板材结构、蚀刻线路图形分布、加工制程等面向进行思考与研究。

而PCB翘曲的多数成因，会发生在PCB制程本身的问题，因为当电路板上的覆铜面积有差异时，如电路板为了电磁问题改善或电气特性优化，会将地线线路刻意大面积处理，而数据线路则相对密集蚀刻，这会导致PCB本身的覆铜产生局部的面积差异，当大面积覆铜铜箔无法均匀分布于同一张PCB时。

当设备运行产生的热，或加工机具、处理产生的热，就会导致PCBA出现热涨冷缩物理现象，加上覆铜不均匀产生局部应力差异，电路板翘曲自产生，若板子的热涨冷缩导致的应力差异达到材料极限值，就会造成PCB永久性的翘曲变形。