Công nghệ PCBA - Nguyên nhân và tác hại của biến dạng lắp ráp PCB

Nguyên nhân của biến dạng PCB hội

Biến dạng của tấm đồng phủ cho các nhà sản xuất PCB: Thông thường, tấm đồng phủ cho các nhà sản xuất PCB có hai tấm, cấu trúc đối xứng và không có đồ họa. Sự khác biệt CTE giữa lá đồng và vải thủy tinh không lớn, vì vậy hoạt động của các nhà sản xuất PCB hầu như không tạo ra bảng PCB bị biến dạng do sự khác biệt CTE. Tuy nhiên, do kích thước lớn của tấm ốp đồng, cũng như sự khác biệt về nhiệt độ ở các khu vực khác nhau của tấm nhiệt, tốc độ và mức độ bảo dưỡng nhựa sẽ hơi khác nhau ở các khu vực khác nhau trong quá trình liên kết. Đồng thời, độ nhớt động ở các tốc độ gia nhiệt khác nhau cũng sẽ thay đổi đáng kể và do đó cũng có thể tạo ra ứng suất cục bộ do sự khác biệt trong quá trình bảo dưỡng. Thông thường, ứng suất này được cân bằng sau khi bảng PCB được ép lại với nhau, nhưng dần dần được giải phóng trong quá trình sản xuất PCB tiếp theo, dẫn đến biến dạng bảng PCB.

PCB Board Engagement cho các nhà sản xuất PCB: Quá trình tham gia PCB Board là quá trình chính tạo ra ứng suất nhiệt. Nó tương tự như liên kết của một tấm phủ đồng, nhưng cũng có thể gây ra căng thẳng cục bộ do sự khác biệt trong quá trình bảo dưỡng. Do các yếu tố như độ dày dày hơn, phân phối đồ họa đa dạng và nhiều tấm bán rắn hơn, ứng suất nhiệt trong quá trình tham gia bảng PCB sẽ khó loại bỏ hơn so với tấm đồng. Ứng suất trong bảng PCB được giải phóng trong quá trình sau đây, chẳng hạn như khoan, đúc hoặc nướng PCB, cũng có thể dễ dàng dẫn đến biến dạng bảng PCB.

Bảng mạch PCB bị biến dạng bởi hàn điện trở và quá trình nướng nhân vật: vì mực điện trở không thể xếp chồng lên nhau khi bảo dưỡng, bảng mạch PCB sẽ được bảo dưỡng theo chiều dọc trong giá đỡ. Nhiệt độ kháng là khoảng 150 ℃, chỉ trên điểm Tg của vật liệu Tg thấp và trung bình, nhựa trên điểm Tg có độ đàn hồi cao, bảng PCB dễ bị biến dạng dưới tác động của trọng lượng tự hoặc gió mạnh của lò.

Biến dạng phẳng hàn không khí nóng: nhiệt độ lò hàn không khí nóng của bảng PCB thông thường là 225~265 ℃, thời gian là 3S-6S, nhiệt độ không khí nóng là 280~300 ℃, bảng PCB được hàn phẳng từ nhiệt độ phòng vào lò thiếc, hai phút sau khi ra lò, sau khi xử lý và làm sạch ở nhiệt độ phòng, toàn bộ quá trình hàn không khí nóng là quá trình đột ngột và làm mát của bảng PCB. Do cấu trúc vật liệu của bảng mạch in PCB không đồng đều, ứng suất nhiệt chắc chắn sẽ xảy ra trong quá trình làm mát và sưởi ấm, dẫn đến sự biến dạng vi mô và biến dạng tổng thể của bảng mạch PCB.

Biến dạng lưu trữ: Ban lắp ráp PCB từ các nhà sản xuất bảng PCBA thường bị mắc kẹt trên kệ trong giai đoạn bán thành phẩm. Trong quá trình lưu trữ, nếu độ đàn hồi của khung không được điều chỉnh đúng cách hoặc bảng lắp ráp PCB không được xếp chồng lên nhau, nó sẽ dẫn đến biến dạng cơ học của bảng lắp ráp PCB, đặc biệt là bảng lắp ráp PCB dưới 2,0 mm. Ngoài các yếu tố trên, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng của bảng lắp ráp PCB.

Sự nguy hiểm của biến dạng lắp ráp PCB

Trên dây chuyền lắp đặt bề mặt của PCB tự động SMT, nếu bảng PCB không bằng phẳng, nó sẽ dẫn đến vị trí không đúng, lắp ráp PCB không thể được cài đặt hoặc cài đặt vào lỗ của bảng lắp ráp PCB và miếng đệm lắp ráp bề mặt PCB, và thậm chí nó sẽ làm hỏng PCB lắp ráp tự động chèn.

Lắp ráp PCB với các thành phần sẽ uốn cong sau khi hàn, chân của các thành phần trên lắp ráp PCB rất khó cắt phẳng, lắp ráp PCB không thể được lắp đặt trên ổ cắm trong khung máy hoặc máy. Do đó, các nhà máy lắp ráp PCB cũng rất khó chịu khi gặp phải sự cong vênh của bảng PCBA. Hiện nay công nghệ lắp đặt SMT đang phát triển theo hướng độ chính xác cao, tốc độ cao và thông minh. Điều này đòi hỏi độ mịn cao hơn cho các cụm bảng hoạt động như các thành phần khác nhau. Tiêu chuẩn IPC đặc biệt chỉ ra rằng biến dạng cho phép của các thành phần PCB có thiết bị gắn trên bề mặt là 0,75% và biến dạng cho phép của các bảng PCB không gắn trên bề mặt là 1,5%.

Trên thực tế, để đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác cao và cài đặt SMT tốc độ cao, một số nhà sản xuất linh kiện PCB lắp đặt điện tử có yêu cầu nghiêm ngặt hơn về số lượng biến dạng, chẳng hạn như số lượng biến dạng cho phép là 0,5%, hoặc thậm chí là 0,3% yêu cầu cá nhân.

Bảng PCB được làm bằng lá đồng, nhựa, vải thủy tinh và các vật liệu khác. Tính chất vật lý và hóa học của mỗi vật liệu là khác nhau. Khi ép với nhau, ứng suất nhiệt vẫn còn, gây biến dạng và cong vênh của bảng PCB.

Đồng thời, quá trình sản xuất bảng mạch PCB, sẽ trải qua nhiệt độ cao, cắt cơ học, xử lý ướt và các quá trình khác, cũng sẽ có tác động quan trọng đến sự biến dạng của các thành phần bảng mạch PCB. Tóm lại, nguyên nhân của biến dạng bảng mạch PCB có thể phức tạp và đa dạng, làm thế nào để giảm hoặc loại bỏ biến dạng gây ra bởi các đặc tính vật liệu khác nhau hoặc sản xuất lắp ráp PCB, đã trở thành một trong những vấn đề phức tạp mà các nhà sản xuất lắp ráp PCB phải đối mặt.

Sự biến dạng của các thành phần PCB đòi hỏi nghiên cứu về vật liệu, cấu trúc, phân phối đồ họa, quy trình sản xuất PCBA, v.v. Các khu vực không đồng đều được đặt đồng trên bảng mạch PCB có thể làm xấu đi độ cong và cong của bảng mạch.

Nói chung, một khu vực rộng lớn của lá đồng được thiết kế trên bảng mạch PCB để nối đất. Đôi khi một diện tích lớn của lá đồng cũng tồn tại trong lớp Vcc. Khi các khu vực rộng lớn của lá đồng được phân phối không đồng đều trên cùng một bảng mạch PCB, nó có thể dẫn đến sự hấp thụ nhiệt và tản nhiệt không đồng đều. Bảng mạch in PCB chắc chắn sẽ mở rộng và co lại. Nếu sự giãn nở và co lại không thể gây ra các ứng suất khác nhau cùng một lúc, các thành phần PCB sẽ bị biến dạng. Tại thời điểm này, nếu nhiệt độ của bảng đã đạt đến giới hạn trên của giá trị Tg, bảng PCB sẽ bắt đầu mềm, dẫn đến biến dạng bảng PCB. Các điểm kết nối (overhole) ở các lớp khác nhau trên bảng PCB sẽ hạn chế sự giãn nở và co lại của bảng PCB.

Bảng mạch PCB hiện nay chủ yếu là bảng mạch PCB nhiều lớp, giữa các lớp và lớp sẽ có các điểm kết nối giống như đinh tán (qua lỗ), được chia thành các lỗ thông qua, mù và chôn. Ở những nơi có kết nối, hiệu quả mở rộng và làm mát của các thành phần PCB sẽ bị hạn chế và khi sử dụng các thành phần PCB, bảng PCB sẽ bị cong vênh gián tiếp.