În fabricarea și aplicarea plăcilor cu circuite imprimate, deformarea este un factor important care afectează performanța și fiabilitatea acestora. Deformarea plăcii PCB poate duce nu numai la lipirea slabă a componentelor electronice, provocând defecțiuni ale conexiunii electrice, dar poate afecta și precizia generală a asamblarii produsului și reduce calitatea produsului. Prin urmare, implementarea unei scheme eficiente de control al deformarii plăcii PCB este de o importanță crucială pentru îmbunătățirea calității plăcii PCB și pentru asigurarea funcționării stabile a dispozitivelor electronice.
1, Analiza cauzelor deformarii plăcii PCB
Factori materiali
Diferențe în caracteristicile plăcii: Diferite tipuri de plăci pentru circuite stampate, cum ar fi FR-4, CEM-3 etc., au coeficienți diferiți de dilatare termică. În timpul procesului de fabricație a pcb-ului, atunci când sunt supuse sudării la temperatură înaltă-și alte procese, expansiunea termică neuniformă a fiecărui strat al plăcii poate genera cu ușurință stres intern, ceea ce duce la deformare. De exemplu, placa FR-4 are un coeficient relativ mare de dilatare termică în direcția axei Z. În mediile cu temperatură ridicată, expansiunea în direcția axei Z este mai mare decât cea a axelor X și Y. Această caracteristică de expansiune anizotropă crește riscul de deformare.
Lipirea foliei de cupru cu substratul: Folia de cupru, ca parte cheie a circuitelor de transport a plăcilor PCB, poate afecta, de asemenea, gradul de deformare datorită lipirii sale cu substratul. Dacă forța de lipire dintre folia de cupru și substrat este neuniformă în timpul procesului de laminare, poate apărea separarea sau deplasarea relativă între folia de cupru și substrat cu schimbări de temperatură și solicitări mecanice în timpul prelucrării și utilizării ulterioare, ceea ce duce la deformarea plăcii PCB.
Factori de proiectare
Dispunerea neuniformă a circuitului: Dispunerea neuniformă a circuitelor pe plăcile PCB poate duce la distribuția neuniformă a tensiunii pe placă. Dacă distribuția foliei de cupru într-o anumită zonă este prea densă, în timp ce alte zone sunt relativ rare, în timpul procesării termice, zona densă a foliei de cupru absoarbe mai multă căldură și se extinde într-o măsură mai mare, formând o diferență internă mare de stres cu zona rară a foliei de cupru, ceea ce promovează deformarea plăcii PCB. De exemplu, în designul plăcii PCB a unor produse electronice de-înaltă putere, zona în care sunt concentrate dispozitivele de alimentare are o zonă mare de folie de cupru și o grosime groasă. Dacă aspectul nu este rezonabil, poate provoca cu ușurință deformarea plăcii în acea zonă.
Nepotrivire între grosimea și dimensiunea plăcii: există o anumită relație proporțională între grosimea și dimensiunea plăcii PCB. Când grosimea plăcii este prea subțire și dimensiunea este prea mare, rigiditatea plăcii este insuficientă și este ușor afectată de forțele externe și stresul termic în timpul procesării și utilizării, ceea ce duce la deformare. Dimpotrivă, dacă grosimea plăcii este prea mare și dimensiunea este prea mică, poate crește costurile din cauza designului excesiv și poate provoca, de asemenea, deformarea în timpul procesării din cauza concentrării tensiunilor.
Factorii procesului de fabricație
Problema procesului de presare: presarea este un proces critic în fabricarea plăcilor PCB. Dacă temperatura, presiunea și timpul de presare nu sunt controlate în mod corespunzător, poate duce la o legătură slăbită sau neuniformă între straturile din interiorul plăcii, ducând la stres intern și deformare. De exemplu, dacă temperatura de presare este prea mare sau viteza de încălzire este prea rapidă, foaia se va înmuia excesiv și va fi predispusă la deformare sub presiune; Presiunea de compresie neuniformă poate duce la lipirea inconsecventă între diferite părți ale plăcii, ducând la deformare.
2, schema de control al deformarii plăcii pcb
Optimizarea selectiei materialelor
Potrivirea coeficientului de dilatare termică: atunci când selectați plăci pentru circuite stampate, încercați să alegeți materiale cu coeficienți de dilatare termică similari în toate direcțiile pentru a reduce stresul intern cauzat de diferențele de dilatare termică. Pentru unele scenarii de aplicație care necesită deformare extrem de mare, cum ar fi plăcile PCB din echipamentele electronice aerospațiale, pot fi luate în considerare materiale cu coeficient scăzut de dilatare termică și izotropie, cum ar fi substraturile ceramice. Pentru produsele electronice obișnuite, coeficientul de dilatare termică a diferitelor tipuri de plăci FR-4 poate fi ecranat și comparat pentru a selecta placa care este mai potrivită pentru cerințele de proiectare a produsului.
Asigurați calitatea foliei și a substratului de cupru: selectați folie și substrat de cupru de încredere pentru a asigura o bună legătură între ele. În timpul procesului de achiziție, standardele de calitate ale materiilor prime sunt strict controlate și sunt testați parametri precum rugozitatea și puritatea foliei de cupru, conținutul de rășină al substratului și distribuția fibrelor de sticlă. De exemplu, utilizarea foliei de cupru cu o suprafață tratată special poate crește aderența acesteia la substrat și poate reduce riscul de separare între folia de cupru și substrat în timpul procesării.
Prevenirea în faza de proiectare
Dispunerea rezonabilă a circuitelor: în designul plăcii PCB, aspectul circuitului ar trebui să fie cât mai uniform posibil pentru a evita concentrarea foliei de cupru într-o anumită zonă. Pentru componentele cu putere mare și generare mare de căldură, acestea ar trebui să fie dispersate și aranjate în mod rezonabil, iar foile de cupru cu disipare a căldurii cu suprafață mare-trebuie utilizate pentru disiparea căldurii, asigurând în același timp distribuția uniformă a foilor de cupru cu disipare a căldurii pentru a echilibra stresul de pe placă în timpul procesării termice. De exemplu, atunci când proiectați o placă de bază de computer, liniile de alimentare și foile de cupru cu disipare a căldurii ale cipurilor de mare-putere, cum ar fi CPU și GPU, sunt distribuite uniform pe placa de bază pentru a reduce deformarea cauzată de densitatea locală a foliei de cupru.
Optimizați raportul dintre grosimea plăcii și dimensiunea: pe baza cerințelor reale de utilizare a plăcii PCB, calculați cu precizie și determinați raportul optim dintre grosimea plăcii și dimensiunea. Pe premisa îndeplinirii cerințelor de performanță electrică și rezistență mecanică, alegeți grosimea corespunzătoare a plăcii pentru a îmbunătăți rigiditatea plăcii. Pentru plăcile PCB mai mari, capacitatea lor anti deformare poate fi îmbunătățită prin adăugarea de nervuri de armare sau prin adoptarea unei structuri de plăci cu mai multe straturi. De exemplu, în proiectarea plăcilor PCB mari pentru echipamentele de control industrial, nervurile de armare sunt fixate la margini și părțile cheie ale plăcii, îmbunătățind efectiv rigiditatea generală a plăcii și reducând deformarea.
Îmbunătățirea procesului de producție
Controlul precis al procesului de presare: în procesul de presare, echipamente avansate de presare și sisteme de control sunt utilizate pentru a controla cu precizie temperatura, presiunea și timpul de presare. Dezvoltați o curbă rezonabilă a procesului de compresie pentru a vă asigura că placa este încălzită și comprimată uniform în timpul procesului de compresie și că fiecare strat este complet lipit. De exemplu, folosind un proces de încălzire segmentată și lipire cu presiune constantă, rășina este inițial curgată la o temperatură mai scăzută pentru a umple golurile dintre straturile plăcii, iar apoi temperatura este crescută treptat până la temperatura de întărire, menținând în același timp o presiune stabilă pentru a întări complet placa și a reduce generarea de stres intern.