Notizie PCB - Analizzare quali sono le ragioni che influenzano la deformazione del circuito stampato? ​

La deformazione della scheda PCB deve essere studiata da diversi aspetti come materiale, struttura, distribuzione del modello, processo di elaborazione, ecc Questo articolo analizzerà e spiegherà varie ragioni e metodi di miglioramento che possono verificarsi.

L'area irregolare della superficie in rame sul circuito stampato peggiorerà la flessione e l'deformazione della scheda.

Generalmente, una grande area di foglio di rame è progettata sul circuito stampato per scopi di messa a terra. A volte c'è anche una grande area di foglio di rame progettato sullo strato Vcc. Quando questi fogli di rame di grande area non possono essere distribuiti uniformemente sullo stesso circuito stampato Quando è installato, causerà assorbimento di calore irregolare e dissipazione del calore. Naturalmente, anche il circuito stampato si espanderà e si contrarrà. Se l'espansione e la contrazione non possono essere fatte allo stesso tempo, causerà stress e deformazioni differenti. In questo momento, se la temperatura della scheda ha raggiunto Al limite superiore del valore Tg, la scheda inizierà ad ammorbidirsi, causando deformazione permanente.

I punti di connessione (vias, vias) di ogni strato sul circuito stampato limiteranno l'espansione e la contrazione della scheda

I circuiti stampati di oggi sono per lo più schede multistrato, e ci sono punti di connessione rivettati (vias) tra gli strati. I punti di collegamento sono divisi in fori passanti, fori ciechi e fori sepolti. Dove ci sono punti di connessione, la scheda sarà limitata. L'effetto dell'espansione e della contrazione causerà anche indirettamente piegatura della piastra e deformazione della piastra.

Il peso del circuito stampato stesso causerà la scheda di ammaccatura e deformazione

Generalmente, il forno di riflusso utilizza una catena per guidare il circuito stampato in avanti nel forno di riflusso, cioè i due lati del bordo sono utilizzati come fulcro per sostenere l'intera scheda. Se ci sono parti pesanti sulla tavola, o la dimensione della tavola è troppo grande, mostrerà una depressione nel mezzo a causa della quantità di seme, causando la piastra a piegarsi.

La profondità del V-Cut e della striscia di collegamento influenzeranno la deformazione del puzzle

Fondamentalmente, V-Cut è il colpevole che distrugge la struttura della scheda, perché V-Cut taglia scanalature nel foglio originale grande, quindi il V-Cut è incline a deformazioni.

2.1 Analisi dell'influenza dei materiali di pressatura, delle strutture e della grafica sulla deformazione della piastra

La scheda PCB è formata premendo la scheda centrale, il prepreg e il foglio di rame esterno. La scheda centrale e la lamina di rame sono deformati dal calore quando vengono premuti insieme. La quantità di deformazione dipende dal coefficiente di espansione termica (CTE) dei due materiali.

Il coefficiente di espansione termica (CTE) della lamina di rame è circa

La direzione Z CTE del substrato ordinario FR-4 nel punto Tg è;

Sopra il punto TG è (250 ~ 350) X10-6 e la direzione X CTE è generalmente simile alla lamina di rame a causa della presenza di panno di vetro.

Note sul punto TG:

Quando la temperatura di un cartone stampato ad alto Tg sale ad una certa area, il substrato cambierà dallo "stato di vetro" allo "stato di gomma". La temperatura in questo momento è chiamata temperatura di transizione del vetro (Tg) della scheda. Cioè, Tg è la temperatura più alta (°C) alla quale il materiale di base mantiene la rigidità. Vale a dire, i materiali del substrato PCB ordinari non solo producono ammorbidimento, deformazione, fusione e altri fenomeni ad alte temperature, ma mostrano anche un forte declino delle proprietà meccaniche ed elettriche.

Generalmente, il Tg della scheda è superiore a 130 gradi, il Tg alto è generalmente superiore a 170 gradi e il Tg medio è circa superiore a 150 gradi.

Di solito le schede stampate PCB con Tgâ¥170 gradi Celsius sono chiamate schede stampate ad alto Tg.

Man mano che il Tg del substrato è aumentato, la resistenza al calore, la resistenza all'umidità, la resistenza chimica, la stabilità e altre caratteristiche del cartone stampato saranno migliorate e migliorate. Maggiore è il valore TG, migliore è la resistenza alla temperatura della scheda. Soprattutto nel processo senza piombo, le applicazioni ad alto Tg sono più comuni.

L'alto Tg si riferisce ad alta resistenza al calore. Con il rapido sviluppo dell'industria elettronica, in particolare dei prodotti elettronici rappresentati dai computer, lo sviluppo di alta funzionalità e di alti multistrati richiede una maggiore resistenza al calore dei materiali del substrato PCB come garanzia importante. L'emergere e lo sviluppo di tecnologie di montaggio ad alta densità rappresentate da SMT e CMT hanno reso i PCB sempre più inseparabili dal supporto di elevata resistenza al calore dei substrati in termini di apertura ridotta, cablaggio fine e diradamento.

Pertanto, la differenza tra FR-4 generale e FR-4 alto Tg è la resistenza meccanica, la stabilità dimensionale, l'adesione, l'assorbimento dell'acqua e la decomposizione termica del materiale allo stato caldo, specialmente quando riscaldato dopo l'assorbimento di umidità. Ci sono differenze in varie condizioni come l'espansione termica e i prodotti ad alto Tg sono ovviamente migliori dei materiali del substrato PCB ordinari.

Tra questi, l'espansione della scheda centrale con il modello dello strato interno è diversa a causa della differenza tra la distribuzione del modello e lo spessore della scheda centrale o le caratteristiche del materiale. Quando la distribuzione del modello è diversa dallo spessore del bordo centrale o dalle caratteristiche del materiale, sarà diverso. Sara' deformato. Quando la struttura in laminato PCB ha asimmetria o distribuzione irregolare del modello, il CTE di diverse schede centrali varierà notevolmente, con conseguente deformazione durante il processo di laminazione. Il meccanismo di deformazione può essere spiegato dai seguenti principi.

Supponiamo che ci siano due schede di nucleo con una grande differenza in CTE che sono premute insieme da un prepreg, in cui il CTE della scheda di nucleo A è 1.5x10-5 / grado Celsius, e la lunghezza della scheda di nucleo è entrambi 1000 mm. Nel processo di pressatura, il prepreg, che viene utilizzato come foglio di incollaggio, legherà le due schede di nucleo insieme attraverso tre fasi di ammorbidimento, fluisce e riempie con grafica, e polimerizza.

La curva di adesione dinamica della resina FR-4 ordinaria a tassi di riscaldamento differenti. Generalmente, il materiale inizia a fluire da circa 90°C e reticola e guarisce quando raggiunge il punto TG. Il prepreg è in uno stato libero prima di curare. In questo momento, il nucleo La piastra e la lamina di rame sono in uno stato di libera espansione dopo essere stati riscaldati e la loro deformazione può essere ottenuta dai rispettivi CTE e cambiamenti di temperatura.

Simulare le condizioni di pressatura, la temperatura aumenta da 30°C a 180°C,

In questo momento, la deformazione delle due piastre principali sono rispettivamente

△LA= (180 gradi Celsius ~ 30 gradi Celsius) x1.5x10-5m / grado CelsiusX1000mm = 2.25mm

△LB= (180 gradi Celsius ~ 30 gradi Celsius) X2.5X10-5M / grado CelsiusX1000mm = 3.75mm

In questo momento, poiché il semi-indurito è ancora in uno stato libero, le due piastre core sono lunghe e corte, non interferiscono l'una con l'altra e non sono state ancora deformate.

Durante la pressatura, sarà mantenuto ad alta temperatura per un periodo di tempo fino a quando il semi-stagionato sarà completamente guarito. In questo momento, la resina diventa uno stato indurito e non può fluire liberamente. Le due piastre centrali sono combinate insieme. Quando la temperatura scende, se non c'è legame di resina intercalare, il nucleo La scheda tornerà alla lunghezza originale senza deformazione, ma in realtà, le due schede del nucleo sono state incollate dalla resina indurita ad alta temperatura e non possono restringersi a piacimento durante il processo di raffreddamento. Il bordo del centro di A dovrebbe restringersi di 3.75mm. Quando il restringimento è superiore a 2.25mm, sarà ostacolato dal bordo del centro di A. Al fine di raggiungere l'equilibrio di forza tra le due schede del centro, la scheda del centro di B non può restringersi a 3,75 mm e la scheda del centro di A si restringe di più di 2,25 mm, in modo che l'intera scheda sia diretta al centro di B La direzione della scheda è deformata.

Secondo l'analisi di cui sopra, si può vedere che la struttura laminata e il tipo di materiale della scheda PCB sono stati distribuiti uniformemente, il che influisce direttamente sulla differenza CTE tra diverse schede core e fogli di rame. La differenza di espansione e contrazione durante il processo di laminazione passerà attraverso il film solido del prepreg. Il processo viene mantenuto e la deformazione della scheda PCB è finalmente formata.

2.2 Deformazione causata durante l'elaborazione del PCB

La ragione della deformazione dell'elaborazione della scheda PCB è molto complicata e può essere divisa in due tipi di stress: stress termico e stress meccanico. Tra questi, lo stress termico viene generato principalmente durante il processo di pressatura e lo stress meccanico viene generato principalmente durante l'impilamento, la manipolazione e la cottura delle piastre. La seguente è una breve discussione nell'ordine del processo.

Laminato rivestito di rame in entrata: I laminati rivestiti di rame sono tutti bifacciali, con struttura simmetrica e senza grafica. Il CTE della lamina di rame e del panno di vetro è quasi lo stesso, quindi non c'è quasi alcuna deformazione causata dalla differenza in CTE durante il processo di pressatura. Tuttavia, la dimensione della pressa laminata rivestita di rame è grande e la differenza di temperatura in diverse aree della piastra calda causerà lievi differenze nella velocità e nel grado di indurimento della resina in diverse aree durante il processo di pressatura. Allo stesso tempo, anche la viscosità dinamica a diversi tassi di riscaldamento è abbastanza diversa, quindi produrrà anche stress locale a causa delle differenze nel processo di polimerizzazione. Generalmente, questo tipo di stress manterrà l'equilibrio dopo la pressione, ma gradualmente rilascerà e si deformerà durante l'elaborazione futura.

Pressatura: Il processo di pressatura PCB è il processo principale che genera stress termico. La deformazione dovuta a diversi materiali o strutture è mostrata nell'analisi nella sezione precedente. Simile alla pressatura dei laminati rivestiti di rame, si verificheranno anche tensioni locali causate dalle differenze nel processo di polimerizzazione. Le schede PCB hanno più stress termico rispetto ai laminati rivestiti in rame a causa di spessore più spesso, distribuzione diversificata del modello e più prepreg. Lo stress nella scheda PCB viene rilasciato durante i successivi processi di perforazione, forma o griglia, causando la deformazione della scheda.

Processo di cottura della maschera di saldatura, dei caratteri, ecc.: Poiché gli inchiostri della maschera di saldatura non possono essere impilati uno sopra l'altro quando sono polimerizzati, le schede PCB saranno collocate in un rack per la polimerizzazione. La temperatura della maschera di saldatura è di circa 150Â ° C, che supera appena il punto Tg dei materiali Tg medi e bassi, Tg La resina sopra il punto è altamente elastica e la piastra è facilmente deformata sotto l'azione del proprio peso o il forte vento del forno.

Livellaggio della saldatura ad aria calda: La temperatura del forno di stagno è di 225 gradi Celsius ~ 265 gradi Celsius e il tempo è 3S-6S quando la saldatura ad aria calda ordinaria del bordo è livellata. La temperatura dell'aria calda è 280 gradi Celsius ~ 300 gradi Celsius. Quando la saldatura è livellata, il bordo viene messo nel forno di stagno a temperatura ambiente e il lavaggio dell'acqua post-trattamento a temperatura ambiente sarà effettuato entro due minuti dopo essere stato fuori dal forno. L'intero processo di livellamento della saldatura ad aria calda è un processo improvviso di riscaldamento e raffreddamento. A causa dei diversi materiali del circuito stampato e della struttura irregolare, lo stress termico apparirà inevitabilmente durante il processo di raffreddamento e riscaldamento, portando a deformazione microscopica e deformazione generale e area di deformazione.

Stoccaggio: Lo stoccaggio delle schede PCB nella fase dei semilavorati è generalmente saldamente inserito nello scaffale e la tenuta dello scaffale non è regolata correttamente o l'impilamento delle schede durante il processo di stoccaggio causerà deformazione meccanica delle schede. Soprattutto per le piastre sottili inferiori a 2,0 mm, l'impatto è più grave.

Oltre ai fattori di cui sopra, ci sono molti fattori che influenzano la deformazione PCB.