PCB Tecnico - Perché la scheda PCB è deformata e come prevenirla 1

Perché la scheda PCB è deformata e come prevenirla 1

Quando le schede PCB subiscono la saldatura a riflusso, la maggior parte di esse sono inclini a piegare e deformare il bordo. In casi gravi, può anche causare componenti come saldatura vuota e lapidi. Come superarlo?

1. I rischi di deformazione della scheda PCB

Nella linea di montaggio superficiale automatizzata, se il circuito stampato non è piatto, causerà un posizionamento impreciso, i componenti non possono essere inseriti o montati sul foro e sul pad di montaggio superficiale della scheda e anche la macchina di inserimento automatica sarà danneggiata. Il circuito stampato con i componenti è piegato dopo la saldatura e i piedi del componente sono difficili da tagliare ordinatamente. La scheda non può essere installata sul telaio o sulla presa all'interno della macchina, quindi è anche molto fastidioso per l'impianto di assemblaggio incontrare la deformazione della scheda. L'attuale tecnologia di montaggio superficiale si sta sviluppando nella direzione di alta precisione, alta velocità e intelligenza, che presenta requisiti di planarità più elevati per le schede PCB che ospitano vari componenti.

Nello standard IPC, viene specificamente sottolineato che la deformazione massima consentita delle schede PCB con dispositivi di montaggio superficiale è dello 0,75% e la deformazione massima consentita delle schede PCB senza montaggio superficiale è dell'1,5%. Infatti, al fine di soddisfare le esigenze di posizionamento ad alta precisione e ad alta velocità, alcuni produttori di assemblaggio elettronici hanno requisiti più rigorosi per la deformazione. Ad esempio, la nostra azienda ha più clienti che richiedono una deformazione massima dello 0,5%, e anche alcuni clienti lo richiedono.

La scheda PCB è composta da foglio di rame, resina, panno di vetro e altri materiali. Le proprietà fisiche e chimiche di ogni materiale sono diverse. Dopo essere stati premuti insieme, lo stress termico sarà inevitabilmente lasciato e causerà deformazione. Allo stesso tempo, nel processo di elaborazione del PCB, passerà attraverso vari processi come ad alta temperatura, taglio meccanico e trattamento bagnato, che avranno anche un impatto importante sulla deformazione della scheda. In breve, le ragioni che possono causare la deformazione della scheda PCB sono complesse e diverse. La distorsione o la deformazione causata dall'elaborazione è diventata uno dei problemi più complicati affrontati dai produttori di PCB.

2. Analisi delle cause della deformazione della scheda PCB

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.

La superficie in rame sul circuito stampato è irregolare, il che 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 saranno 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.

Motivi della deformazione della scheda PCB:

(1) Il peso del circuito stesso causerà il bordo ad ammaccare e deformarsi

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.

(2) 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 tavola. Poiché V-Cut taglia scanalature nel foglio di grandi dimensioni originale, il V-Cut è soggetto 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 e il prepreg e il foglio di rame esterno. La scheda centrale e la lamina di rame vengono riscaldati e deformati 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 17X10-6;

La direzione Z CTE del substrato ordinario FR-4 al punto Tg è (50~70) X10-6;

Il punto TG sopra è (250 ~ 350) X10-6, 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 sale ad una certa area, il substrato cambierà da "stato di vetro" a "stato di gomma", e 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.

Il Tg generale del materiale dello strato è superiore a 130 gradi, il Tg alto è generalmente superiore a 170 gradi e il Tg medio è approssimativamente superiore a 150 gradi.

Di solito il circuito stampato PCB con 170 gradi Celsius è chiamato circuito stampato ad alto Tg.

Il Tg del substrato è aumentato e 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 piastra, specialmente nel processo senza piombo, dove le applicazioni ad alto Tg sono più comuni.

Lo strato del circuito stampato ad 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, il che causerà deformazione durante il processo di laminazione. Il meccanismo di deformazione può essere spiegato dai seguenti principi.

Supponiamo che ci siano due tipi di schede core con una grande differenza in CTE che sono premuti insieme dai prepreg. Tra loro, il CTE della scheda del centro di A è 1,5*10-5/grado Celsius e la lunghezza della scheda del centro è 1000mm. Nel processo di pressatura, il prepreg, che viene utilizzato come foglio di incollaggio, unirà le due schede core insieme attraverso tre fasi di ammorbidimento, scorrimento e riempimento con grafica e polimerizzazione.

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 foglio solido del prepreg. Il processo viene mantenuto e infine forma la deformazione della scheda PCB.