PCB-Technologie - Warum ist die Leiterplatte deformiert und wie kann man sie verhindern 1

Warum ist die Leiterplatte deformiert und wie kann man sie verhindern 1

Wenn Leiterplatten Reflow-Löten unterzogen werden, neigen die meisten von ihnen zum Biegen und Verformen der Leiterplatte. In schweren Fällen kann es sogar zu Bauteilen wie Leerlöten und Grabsteinen kommen. Wie kann man es überwinden?

1. Die Gefahren der Verformung der Leiterplatte

Wenn die Leiterplatte in der automatisierten Oberflächenmontagelinie nicht flach ist, verursacht dies eine ungenaue Positionierung, Komponenten können nicht auf dem Loch und dem Oberflächenmontagepad der Platine eingesetzt oder montiert werden, und sogar die automatische Einfügemaschine wird beschädigt. Die Leiterplatte mit den Komponenten wird nach dem Löten gebogen, und die Komponentenfüße sind schwer sauber zu schneiden. Die Platine kann nicht auf dem Chassis oder der Buchse innerhalb der Maschine installiert werden, so dass es für die Montageanlage auch sehr ärgerlich ist, dass die Platine verwirrt wird. Die aktuelle Oberflächenmontagetechnologie entwickelt sich in Richtung hoher Präzision, hoher Geschwindigkeit und Intelligenz, was höhere Ebenheitsanforderungen für Leiterplatten mit verschiedenen Komponenten stellt.

In der IPC-Norm wird speziell darauf hingewiesen, dass die maximal zulässige Verformung von Leiterplatten mit Oberflächenmontagegeräten 0,75% beträgt und die maximal zulässige Verformung von Leiterplatten ohne Oberflächenmontage 1,5% beträgt. Tatsächlich haben einige Hersteller elektronischer Baugruppen strengere Anforderungen an die Verformung. Zum Beispiel hat unsere Firma mehrere Kunden, die eine maximale Verformung von 0.5%, erfordern und sogar einige Kunden verlangen es.

Leiterplatte besteht aus Kupferfolie, Harz, Glasgewebe und anderen Materialien. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften jedes Materials sind unterschiedlich. Nach dem Zusammendrücken bleibt zwangsläufig thermische Spannung zurück und verursacht Verformungen. Gleichzeitig durchläuft es im PCB-Verarbeitungsprozess verschiedene Prozesse wie Hochtemperatur, mechanisches Schneiden und Nassbehandlung, die auch einen wichtigen Einfluss auf die Verformung der Platine haben. Kurz gesagt, die Gründe, die die Verformung der Leiterplatte verursachen können, sind komplex und vielfältig. Durch die Verarbeitung verursachte Verzerrungen oder Verformungen sind zu einem der kompliziertesten Probleme geworden, denen Leiterplattenhersteller gegenüberstehen.

2. Analyse der Ursachen der Verformung der Leiterplatte

Die Verformung der Leiterplatte muss unter verschiedenen Aspekten wie Material, Struktur, Musterverteilung, Verarbeitungsprozess usw. untersucht werden. In diesem Artikel werden verschiedene Gründe und Verbesserungsmethoden analysiert und erläutert, die auftreten können.

Die Kupferoberfläche auf der Leiterplatte ist uneben, was das Biegen und Verformen der Leiterplatte verschlimmert.

Im Allgemeinen ist eine große Fläche von Kupferfolie auf der Leiterplatte für Erdungszwecke ausgelegt. Manchmal ist auch eine große Fläche von Kupferfolie auf der Vcc-Schicht ausgelegt. Wenn diese großflächigen Kupferfolien nicht gleichmäßig auf der gleichen Leiterplatte verteilt werden können Wenn es installiert wird, verursacht es ungleichmäßige Wärmeaufnahme und Wärmeableitung. Natürlich wird sich die Platine auch erweitern und zusammenziehen. Wenn die Ausdehnung und Kontraktion nicht gleichzeitig durchgeführt werden können, verursacht dies unterschiedliche Spannung und Verformung. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Temperatur der Platine an der oberen Grenze des Tg-Werts erreicht hat, beginnt die Platine zu erweichen, was eine dauerhafte Verformung verursacht.

Die Verbindungspunkte (Durchkontaktierungen, Durchkontaktierungen) jeder Schicht auf der Leiterplatte begrenzen die Ausdehnung und Kontraktion der Leiterplatte.

Heutige Leiterplatten sind meist mehrschichtige Leiterplatten, und es werden nietartige Verbindungspunkte (Vias) zwischen den Schichten geben. Die Verbindungspunkte sind in Durchgangslöcher, Sacklöcher und vergrabene Löcher unterteilt. Wo es Verbindungspunkte gibt, wird das Board eingeschränkt. Der Effekt der Ausdehnung und Kontraktion verursacht auch indirekt Plattenbiegen und Plattenverzug.

Gründe für die Verformung der Leiterplatte:

(1) Das Gewicht der Leiterplatte selbst verursacht, dass die Leiterplatte sich verbeult und verformt

Im Allgemeinen verwendet der Reflow-Ofen eine Kette, um die Leiterplatte im Reflow-Ofen vorwärts zu treiben, das heißt, die beiden Seiten der Platine werden als Drehpunkte verwendet, um die gesamte Platine zu stützen. Wenn sich schwere Teile auf dem Brett befinden oder die Größe des Brettes zu groß ist, zeigt es eine Vertiefung in der Mitte aufgrund der Menge an Samen, wodurch die Platte biegt.

(2) Die Tiefe des V-Cut und des Verbindungsstreifens beeinflusst die Verformung der Stichsäge

Grundsätzlich ist V-Cut der Schuldige, der die Struktur des Boards zerstört. Da V-Cut Nuten in das ursprüngliche Großblech schneidet, ist der V-Cut anfällig für Verformungen.

2.1 Analyse des Einflusses von Presswerkstoffen, Strukturen und Grafiken auf die Blechverformung

Die Leiterplatte wird durch Drücken der Kernplatte und des Prepregs und der äußeren Kupferfolie gebildet. Die Kernplatte und die Kupferfolie werden erhitzt und verformt, wenn sie zusammengedrückt werden. Die Höhe der Verformung hängt vom Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) der beiden Materialien ab;

Der Koeffizient der thermischen Ausdehnung (CTE) der Kupferfolie beträgt etwa 17X10-6;

Die Z-Richtung CTE des gewöhnlichen FR-4 Substrats am Tg Punkt ist (50~70)X10-6;

TG-Punkt oben ist (250~350)X10-6, X-Richtung CTE ist im Allgemeinen der Kupferfolie wegen der Anwesenheit von Glasgewebe ähnlich.

Anmerkungen zum TG-Punkt:

Wenn die Temperatur auf einen bestimmten Bereich ansteigt, ändert sich das Substrat von "Glaszustand" in "Gummizustand", und die Temperatur zu diesem Zeitpunkt wird die Glasübergangstemperatur (Tg) der Platte genannt. Das heißt, Tg ist die höchste Temperatur (°C), bei der das Basismaterial die Steifigkeit beibehält. Das heißt, gewöhnliche PCB-Substratmaterialien produzieren nicht nur Erweichung, Verformung, Schmelzen und andere Phänomene bei hohen Temperaturen, sondern weisen auch einen starken Rückgang der mechanischen und elektrischen Eigenschaften auf.

Das allgemeine Tg des Blattmaterials ist über 130 Grad, das hohe Tg ist im Allgemeinen größer als 170 Grad und das Medium Tg ist ungefähr größer als 150 Grad.

Normalerweise wird die Leiterplatte mit Tgâ­170 Grad Celsius hohe Tg-Leiterplatte genannt.

Die Tg des Substrats wird erhöht, und die Hitzebeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, chemische Beständigkeit, Stabilität und andere Eigenschaften der Leiterplatte werden verbessert und verbessert. Je höher der TG-Wert, desto besser die Temperaturbeständigkeit der Platte, insbesondere im bleifreien Prozess, wo hohe Tg-Anwendungen häufiger auftreten.

Hohe Tg-Leiterplattenblatt bezieht sich auf hohe Hitzebeständigkeit. Mit der schnellen Entwicklung der Elektronikindustrie, insbesondere der elektronischen Produkte, die von Computern repräsentiert werden, erfordert die Entwicklung hoher Funktionalität und hoher Multilayer eine höhere Hitzebeständigkeit von Leiterplattensubstratmaterialien als wichtige Garantie. Das Aufkommen und die Entwicklung von hochdichten Montagetechnologien, die durch SMT und CMT repräsentiert werden, haben Leiterplatten mehr und mehr untrennbar von der Unterstützung der hohen Hitzebeständigkeit von Substraten in Bezug auf kleine Öffnung, feine Verdrahtung und Verdünnung gemacht.

Daher ist der Unterschied zwischen allgemeinem FR-4 und hohem Tg FR-4 die mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität, Haftung, Wasseraufnahme und thermische Zersetzung des Materials im heißen Zustand, insbesondere wenn es nach Feuchtigkeitsaufnahme erhitzt wird. Es gibt Unterschiede in verschiedenen Bedingungen wie Wärmeausdehnung, und hohe Tg-Produkte sind offensichtlich besser als gewöhnliche PCB-Substratmaterialien.

Unter ihnen ist die Ausdehnung der Kernplatte mit dem inneren Schichtmuster aufgrund des Unterschieds zwischen der Musterverteilung und der Dicke der Kernplatte oder den Materialeigenschaften unterschiedlich. Wenn die Musterverteilung von der Dicke der Kernplatte oder den Materialeigenschaften abweicht, wird sie unterschiedlich sein. Wird verformt. Wenn die PCB-Laminatstruktur Asymmetrie oder ungleichmäßige Musterverteilung aufweist, variiert die CTE verschiedener Kernplatinen stark, was während des Laminierungsprozesses zu Verformungen führt. Der Verformungsmechanismus kann durch die folgenden Prinzipien erklärt werden.

Angenommen, es gibt zwei Arten von Core Boards mit einem großen Unterschied in CTE, die durch Prepregs zusammengepresst werden. Unter ihnen ist das CTE eines Kernbrettes 1.5*10-5/Grad Celsius, und die Länge des Kernbrettes ist 1000mm. Beim Pressen verbindet das Prepreg, das als Klebefolie verwendet wird, die beiden Kernplatten in drei Stufen des Erweichens, Fließens und Füllens mit Grafiken und Aushärtens miteinander.

Gemäß der obigen Analyse kann festgestellt werden, ob die laminierte Struktur und der Materialtyp der Leiterplatte gleichmäßig verteilt wurden, was sich direkt auf den CTE-Unterschied zwischen verschiedenen Kernplatinen und Kupferfolien auswirkt. Der Unterschied in Expansion und Kontraktion während des Laminierungsprozesses wird durch die feste Platte des Prepregs gehen. Der Prozess bleibt erhalten und bildet schließlich die Verformung der Leiterplatte.