Tin tức về PCB - Lý do phân tích ảnh hưởng đến biến dạng của bảng mạch PCB là gì? ​

Biến dạng của bảng PCB đòi hỏi nghiên cứu từ một số khía cạnh như vật liệu, cấu trúc, phân phối mẫu, quy trình xử lý, v.v. Bài viết này sẽ phân tích và giải thích các lý do khác nhau và phương pháp cải tiến có thể xảy ra.

Diện tích bề mặt đồng không đồng đều trên bảng có thể làm trầm trọng thêm độ cong và cong của bảng.

Thông thường, một khu vực rộng lớn của lá đồng được thiết kế trên bảng cho mục đích nối đất. Đôi khi, các khu vực lớn của lá đồng cũng được thiết kế trên các lớp Vcc. Khi những khu vực rộng lớn của lá đồng không thể được phân phối đều trên cùng một bảng mạch, nó có thể dẫn đến sự hấp thụ nhiệt và tản nhiệt không đồng đều khi lắp đặt. Tất nhiên, bảng mạch cũng mở rộng và co lại. Nếu không thể mở rộng và co lại cùng một lúc, nó sẽ dẫn đến các ứng suất và biến dạng khác nhau. Tại thời điểm này, nếu nhiệt độ của tấm đạt đến giới hạn trên của giá trị Tg, tấm sẽ bắt đầu mềm, dẫn đến biến dạng vĩnh viễn.

Các điểm kết nối (quá lỗ, quá lỗ) cho mỗi lớp trên bảng sẽ hạn chế sự giãn nở và co lại của bảng

Các bảng mạch ngày nay chủ yếu là các bảng đa lớp và có các điểm kết nối giống như đinh tán (qua lỗ) giữa các lớp. Các điểm kết nối được chia thành lỗ thông qua, lỗ mù và lỗ chôn. Nếu có một điểm kết nối, bảng sẽ bị hạn chế. Tác động của việc mở rộng và co lại cũng gián tiếp gây ra các tấm uốn cong và cong vênh.

Trọng lượng của bản thân bảng có thể khiến bảng bị lõm và biến dạng

Thông thường, lò reflow sử dụng dây chuyền trong lò reflow để điều khiển bảng mạch về phía trước, nghĩa là cả hai mặt của bảng được sử dụng làm điểm tựa để hỗ trợ toàn bộ bảng. Nếu có vật nặng trên tấm, hoặc kích thước của tấm quá lớn, sẽ có một vết lõm ở giữa do số lượng hạt, khiến tấm bị cong.

Độ sâu của V-cut và dải kết nối sẽ ảnh hưởng đến biến dạng của trục

Về cơ bản, V-Cut là thủ phạm phá hủy cấu trúc tấm, vì V-Cut cắt các rãnh trên tấm lớn ban đầu, V-Cut dễ bị biến dạng.

2.1 Phân tích ảnh hưởng của vật liệu ép, cấu trúc và đồ họa trên biến dạng tấm

Bảng mạch PCB được hình thành bằng cách nhấn bảng lõi, pre-nhúng và lá đồng bên ngoài. Khi các tấm lõi và lá đồng được ép lại với nhau, chúng bị biến dạng do nhiệt. Lượng biến dạng phụ thuộc vào hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của cả hai vật liệu.

Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của lá đồng là xấp xỉ

CTE hướng Z của bề mặt FR-4 thông thường tại điểm Tg là;

Trên T-G điểm là (250~350) X10-6, CTE theo hướng X thường tương tự như lá đồng do sự hiện diện của vải thủy tinh.

Điểm T - G:

Khi nhiệt độ của bảng in Tg cao tăng lên một khu vực nhất định, chất nền sẽ thay đổi từ "trạng thái thủy tinh" sang "trạng thái cao su". Nhiệt độ tại thời điểm này được gọi là nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh (Tg) của tấm. Điều đó nói rằng, Tg là nhiệt độ tối đa (° C) mà chất nền duy trì độ cứng. Điều đó nói rằng, vật liệu chất nền PCB thông thường ở nhiệt độ cao sẽ không chỉ tạo ra các hiện tượng như làm mềm, biến dạng, tan chảy, mà còn giảm mạnh các tính chất cơ học và tính chất điện.

Thông thường, Tg của tấm là trên 130 độ, Tg cao thường lớn hơn 170 độ và Tg trung bình khoảng hơn 150 độ.

Thông thường, bảng in PCB với Tgâ ¥ 170 độ C được gọi là bảng in Tg cao.

Với sự gia tăng Tg của chất nền, khả năng chịu nhiệt, độ ẩm, kháng hóa chất, ổn định và các đặc tính khác của bảng in sẽ được cải thiện và cải thiện. Giá trị TG càng cao, khả năng chịu nhiệt độ của tấm càng tốt. Đặc biệt trong quá trình không chì, các ứng dụng Tg cao phổ biến hơn.

Tg cao đề cập đến khả năng chịu nhiệt cao. Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp điện tử, đặc biệt là các sản phẩm điện tử được đại diện bởi máy tính, sự phát triển của chức năng cao, nhiều lớp cao đòi hỏi vật liệu cơ sở PCB phải có khả năng chịu nhiệt cao hơn như một sự đảm bảo quan trọng. Sự xuất hiện và phát triển của công nghệ lắp đặt mật độ cao, được đại diện bởi SMT và CMT, làm cho PCB ngày càng không thể thiếu sự hỗ trợ của khả năng chịu nhiệt cao của lớp lót về kích thước lỗ nhỏ, dây tốt và mỏng.

Do đó, sự khác biệt giữa FR-4 thông thường và FR-4 Tg cao là độ bền cơ học, độ ổn định kích thước, độ bám dính, hấp thụ nước và phân hủy nhiệt của vật liệu ở trạng thái nhiệt, đặc biệt là khi nung nóng sau khi hút ẩm. Có sự khác biệt trong các điều kiện khác nhau như giãn nở nhiệt, và các sản phẩm Tg cao rõ ràng là tốt hơn so với vật liệu cơ sở PCB thông thường.

Trong số đó, do sự khác biệt giữa phân bố mẫu và độ dày hoặc đặc tính vật liệu của tấm lõi, sự giãn nở của tấm lõi với mô hình lớp bên trong là khác nhau. Nó khác nhau khi sự phân bố mô hình khác với độ dày hoặc đặc tính vật liệu của tấm lõi. Sẽ biến hình. Khi cấu trúc xếp chồng PCB không đối xứng hoặc phân phối mẫu không đồng đều, CTE của các bảng lõi khác nhau có thể thay đổi đáng kể, dẫn đến biến dạng trong quá trình xếp chồng. Cơ chế biến dạng có thể được giải thích bằng các nguyên tắc sau.

Giả sử có hai tấm lõi có CTE khác nhau đáng kể được ép lại với nhau bằng prepre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-

Đường cong liên kết động của nhựa FR-4 thông thường ở các tốc độ gia nhiệt khác nhau. Thông thường, vật liệu bắt đầu chảy từ khoảng 90 ° C, liên kết ngang và đông cứng khi đạt trên điểm TG. phôi pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre

Mô phỏng điều kiện dập, nhiệt độ tăng từ 30 ° C đến 180 ° C,

Tại thời điểm này, biến dạng của hai tấm lõi là tương ứng

ÚLA=(180 độ C - 30 độ C) x1,5x10-5m/độ C X1000mm=2,25mm

ÚLB=(180 độ C~30 độ C) X2.5X10-5M/độ C X1000mm=3.75mm

Tại thời điểm này, vì chất bán rắn vẫn ở trạng thái tự do, hai tấm lõi dài và ngắn, không can thiệp vào nhau và chưa bị biến dạng.

Trong quá trình ép, nó sẽ được giữ ở nhiệt độ cao trong một thời gian cho đến khi chất bán rắn được bảo dưỡng hoàn toàn. Tại thời điểm này, nhựa trở thành trạng thái rắn và không thể chảy tự do. Hai tấm lõi được kết hợp với nhau. Khi nhiệt độ giảm, nếu không có liên kết nhựa giữa các lớp, bảng lõi sẽ trở lại chiều dài ban đầu mà không bị biến dạng, nhưng trên thực tế, hai bảng lõi đã được liên kết với nhựa được bảo dưỡng ở nhiệt độ cao và không thể co lại theo ý muốn trong quá trình làm mát. Một tấm lõi phải co lại 3,75mm. Khi co rút lớn hơn 2,25mm, nó sẽ bị cản trở bởi bảng lõi A. Để đạt được sự cân bằng lực giữa hai tấm lõi, tấm lõi B không thể co lại đến 3,75mm và tấm lõi A co lại hơn 2,25mm để toàn bộ tấm hướng về lõi B. Hướng của tấm bị cong vênh.

Dựa trên phân tích trên, có thể thấy liệu cấu trúc nhiều lớp và loại vật liệu của bảng PCB có được phân phối đồng đều hay không, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sự khác biệt CTE giữa các bảng lõi và lá đồng khác nhau. Sự khác biệt giữa giãn nở và co lại trong quá trình cán sẽ đi qua màng rắn của phôi pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-prep. Quá trình này được giữ lại và cuối cùng là sự biến dạng của bảng PCB.

2.2 Biến dạng được tạo ra trong quá trình xử lý PCB

Nguyên nhân của biến dạng xử lý bảng PCB rất phức tạp và có thể được chia thành hai loại ứng suất: ứng suất nhiệt và ứng suất cơ học. Trong số đó, ứng suất nhiệt chủ yếu được tạo ra trong quá trình ép tấm, và ứng suất cơ học chủ yếu xảy ra trong quá trình xếp chồng, xử lý và nướng tấm. Dưới đây là một cuộc thảo luận ngắn theo thứ tự quy trình.

Nhà máy sản xuất tấm ốp đồng: tấm ốp đồng đều là hai mặt, cấu trúc đối xứng, không có đồ họa. CTE cho lá đồng và vải thủy tinh gần như giống hệt nhau và do đó có rất ít biến dạng do sự khác biệt trong CTE trong quá trình ép. Tuy nhiên, tấm ốp đồng có kích thước lớn hơn và trong quá trình ép, sự khác biệt về nhiệt độ ở các khu vực khác nhau của tấm nóng có thể dẫn đến sự khác biệt nhỏ về tốc độ và mức độ bảo dưỡng nhựa ở các khu vực khác nhau. Đồng thời, độ nhớt động ở các tốc độ gia nhiệt khác nhau cũng khác nhau rất nhiều, do đó cũng có thể gây ra ứng suất cục bộ do sự khác biệt trong quá trình bảo dưỡng. Thông thường, ứng suất này được cân bằng sau khi ép, nhưng dần dần được giải phóng và biến dạng trong quá trình xử lý trong tương lai.

Ép: Quá trình ép PCB là quá trình chính tạo ra ứng suất nhiệt. Biến dạng gây ra bởi các vật liệu hoặc cấu trúc khác nhau được thể hiện trong phân tích trong phần trước. Tương tự như ép tấm ốp đồng, ứng suất cục bộ gây ra bởi sự khác biệt trong quá trình bảo dưỡng cũng xảy ra. Do độ dày dày hơn, phân phối hoa văn đa dạng và pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre Ứng suất trong bảng PCB được giải phóng trong quá trình khoan, tạo hình hoặc nướng tiếp theo, dẫn đến biến dạng bảng.

Quá trình nướng mặt nạ hàn, nhân vật, vv: Vì mực mặt nạ hàn không thể được xếp chồng lên nhau trong quá trình bảo dưỡng, bảng PCB sẽ được đặt trong giá đỡ để bảo dưỡng. Nhiệt độ mặt nạ hàn là khoảng 150 ° C, chỉ cần vượt qua điểm Tg của vật liệu Tg thấp và trung bình, nhựa trên điểm Tg có độ đàn hồi cao, bảng có thể dễ dàng bị biến dạng dưới tác động của trọng lượng tự hoặc gió mạnh lò nướng.

San lấp mặt bằng hàn không khí nóng: nhiệt độ của lò hàn là 225 độ C~265 độ C, thời gian san lấp mặt bằng hàn không khí nóng cho tấm thông thường là 3S-6S. Nhiệt độ không khí nóng là 280 độ C~300 độ C. Khi hàn được san lấp mặt bằng, các tấm được đặt từ nhiệt độ phòng vào lò thiếc và nước xử lý sau được rửa ở nhiệt độ phòng trong vòng hai phút sau khi ra lò. Toàn bộ quá trình san lấp mặt bằng hàn không khí nóng là một quá trình làm nóng và làm mát đột ngột. Do các vật liệu khác nhau của bảng mạch và cấu trúc không đồng đều, ứng suất nhiệt chắc chắn sẽ xảy ra trong quá trình làm mát và sưởi ấm, dẫn đến biến dạng vi mô và biến dạng tổng thể cong vênh.

Lưu trữ: Việc lưu trữ bảng mạch PCB trong giai đoạn bán thành phẩm thường được chèn chắc chắn vào kệ và độ đàn hồi của kệ không được điều chỉnh đúng cách hoặc việc xếp chồng các bảng trong quá trình lưu trữ có thể dẫn đến biến dạng cơ học của bảng. Đặc biệt là tấm mỏng dưới 2.0mm, tác động nghiêm trọng hơn.

Ngoài các yếu tố trên, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng PCB.