Tecnología de PCB - La deformación de la placa de PCB tiene tanto daño, ¿por qué la deformación de la placa de PCB?

Daño de la deformación de la placa de PCB

En la línea de montaje de superficie automática, si la placa de circuito no es plana, causará posicionamiento inexacto, los componentes no pueden insertarse o montarse en el orificio de la placa y la almohadilla de montaje de superficie, e incluso chocar la máquina de inserción automática. La placa de circuito con los componentes se dobla después de la soldadura, por lo que es difícil recortar los pasadores del componente. La tabla no puede instalarse en el chasis o el enchufe en la máquina, por lo que la planta de montaje también está muy preocupada por la deformación de la tabla. En la actualidad, la tecnología de montaje superficial se está desarrollando hacia alta velocidad e inteligencia, lo que plantea requisitos de planicidad más altos para la placa de PCB que es el hogar de varios componentes.

Se señala especialmente en la norma IPC que la deformación permitida de la placa de PCB con SMD es del 0,75%, y la de la placa de PCB sin SMD es del 1,5%. De hecho, para satisfacer las necesidades de montaje de alta velocidad y alta velocidad, algunos fabricantes de montajes electrónicos tienen requisitos más estrictos sobre la deformación. Por ejemplo, nuestra empresa tiene varios clientes que requieren que la deformación permitida sea del 0,5%, e incluso algunos clientes individuales requieren del 0,3%.

La placa de PCB se compone de lámina de cobre, resina, tela de vidrio y otros materiales. Las propiedades físicas y químicas de cada material son diferentes. Después de ser presionado juntos, inevitablemente producirá una tensión térmica residual y conducirá a la deformación. Al mismo tiempo, en el proceso de procesamiento de PCB, alta temperatura, corte mecánico, tratamiento húmedo y otros procesos también tendrán un impacto importante en la deformación de PCB. En resumen, las causas de la deformación de los PCB son complejas y diversas. Cómo reducir o eliminar la deformación causada por diferentes propiedades del material o procesamiento se ha convertido en uno de los complejos problemas que enfrentan los fabricantes de PCB.

Análisis de la deformación de la placa de PCB

La deformación de la placa de PCB debe estudiarse desde los aspectos del material, la estructura, la distribución de gráficos, el proceso de procesamiento, etc. Este artículo analizará y elaborará las diversas causas de la deformación y los métodos de mejora.

La superficie de cobre desigual en la placa de circuito empeorará la flexión y deformación.

La placa de circuito general se diseñará con una gran área de lámina de cobre para poner a tierra, a veces VCC Cuando estas grandes áreas de lámina de cobre no pueden distribuirse uniformemente en la misma placa de circuito, se causará el problema de la absorción desigual de calor y la disipación del calor. Por supuesto, la placa de circuito también se expandirá y contraerá por el calor. Si la expansión y la contracción no se pueden lograr al mismo tiempo, causará diferentes tensiones y deformaciones. En este momento, si la temperatura de la placa ha alcanzado el valor TG, la placa comenzará a ablandarse, dando como resultado la deformación.

Los vias (vias) de cada capa en la placa de circuito limitarán la expansión y contracción de la placa.

Hoy en día, la mayoría de las placas de circuito son placas de múltiples capas, y hay puntos de conexión como remache (vias) entre capas. Los puntos de conexión se dividen en agujeros a través, agujeros ciegos y agujeros enterrados. Cuando hay puntos de conexión, el efecto de expansión y contracción de la tabla será limitado, y la flexión y deformación de las tablas se causarán indirectamente

Las causas de la deformación de la placa de PCB son las siguientes:

(1) El peso de la propia placa de circuito puede causar que la placa se cuelga y se deforme

Generalmente, el horno de soldadura usará la cadena para accionar la placa de circuito para avanzar en el horno de soldadura, es decir, los dos lados de la placa se usan como punto de apoyo para soportar toda la placa. Si hay partes pesadas en la tabla, o el tamaño de la tabla es demasiado grande, mostrará el fenómeno de depresión en el medio debido a su propia cantidad de semillas, lo que resulta en la flexión de la placa.

(2) La profundidad del V-CUT y la tira de conexión afectará a la deformación del panel

Básicamente, V-CUT es el principal culpable de destruir la estructura de la placa, porque V-CUT es cortar ranuras en la hoja grande original de placa, por lo que el lugar de V-CUT es fácil de deformar.

2.1 análisis sobre la influencia del material laminado, la estructura y la figura en la deformación de la placa

La placa de PCB está hecha de placa de núcleo, lámina semi curada y lámina de cobre externa. La deformación de la placa de núcleo y la lámina de cobre depende del CTE de los dos materiales;

El CTE de la lámina de cobre es de aproximadamente 17x10-6;

El CTE del sustrato FR-4 en la dirección Z es (50 ~ 70) x10-6 en el punto TG;

Está (250 ~ 350) x10-6 por encima del punto Tg, y CTE en la dirección X es similar a la lámina de cobre debido a la existencia de tela de vidrio.

Deformación causada por el procesamiento de placas de PCB

Las causas de deformación de PCB son muy complejas, que se pueden dividir en tensión térmica y tensión mecánica. La tensión térmica se produce principalmente en el proceso de prensado, y la tensión mecánica se produce principalmente en el proceso de apilamiento, manipulación y horneado. Lo siguiente es una breve discusión en el orden del proceso.

Laminado revestido de cobre: los laminados revestidos de cobre son placas de doble cara con estructura simétrica y sin figura. La lámina de cobre es casi la misma que el CTE de tela de vidrio, por lo que la deformación causada por diferentes CTE no se producirá en el proceso de prensado. Sin embargo, debido al gran tamaño de la prensa laminada revestida de cobre y la diferencia de temperatura en diferentes regiones de la placa caliente, habrá ligeras diferencias en la velocidad y el grado de curado de la resina en diferentes regiones durante el proceso de prensado. Al mismo tiempo, la viscosidad dinámica bajo diferentes velocidades de calentamiento también tiene una gran diferencia, por lo que también se producirá la tensión local causada por la diferencia en el proceso de curado. Generalmente, este tipo de tensión mantendrá el equilibrio después de presionar, pero liberará gradualmente y producirá deformación en el procesamiento futuro.

Laminación: el proceso de laminación de PCB es el proceso principal para generar estrés térmico. La deformación debida a diferentes materiales o estructuras se analiza en la sección anterior. Similar al laminado revestido de cobre, también se producirá la tensión local causada por la diferencia en el proceso de curado. Debido al espesor más grueso, la distribución de patrones diversificados y más chips semicurados, la tensión térmica de PCB es cada vez más difícil de eliminar que la de CCL. La tensión en la placa de PCB se libera en el siguiente proceso de perforación, forma o barbacoa, lo que resulta en la deformación de la placa.

Máscara de soldadura, proceso de horneado de carácter: debido a que las tintas resistentes a la soldadura no pueden apilarse entre sí durante el curado, las placas de PCB se colocarán verticalmente en el estante para curar. La temperatura de resistencia a la soldadura es de unos 150 grados Celsius, lo que solo supera el punto TG de materiales de Tg medio y bajo. La resina por encima del punto Tg está en estado elástico alto, y la placa es fácil de deformar bajo la acción del peso propio o el viento fuerte en el horno.

Nivelación de soldadura por aire caliente: la temperatura del horno de estaño es de 225 grados Celsius ~ 265 grados Celsius y el tiempo es de 3s-6s. La temperatura del aire caliente es de 280 grados Celsius ~ 300 grados Celsius. Cuando la soldadura se nivela, la placa se alimenta al horno de estaño a temperatura ambiente, y el lavado de agua de posttratamiento a temperatura ambiente se lleva a cabo dentro de dos minutos después de la descarga.Todo el proceso de nivelación de la soldadura con aire caliente es un proceso repentino de calentamiento y enfriamiento. Debido a los diferentes materiales y la estructura desigual de la placa de circuito, la tensión térmica inevitablemente aparecerá en el proceso frío y caliente, lo que resultará en una zona de deformación de microdeformación y deformación general.

Almacenamiento: la placa de PCB en la etapa del producto semiacabado generalmente se inserta firmemente en el estante. El ajuste inadecuado de la estanqueidad del estante o el apilamiento de las tablas durante el almacenamiento causará la deformación mecánica de la tabla. Especialmente para la lámina inferior a 2,0 mm, la influencia es más grave.

Además de los factores anteriores, hay muchos factores que afectan a la deformación del PCB.

Prevención de la deformación de la placa de PCB

La deformación de la placa de circuito impreso tiene una gran influencia en la producción de la placa de circuito impreso. La deformación es también uno de los problemas importantes en el proceso de producción de placas de circuito. La placa con componentes se dobla después de la soldadura, y los pies de los componentes son difíciles de limpiar. La placa no puede instalarse en el chasis o el enchufe en la máquina, por lo que la deformación de la placa de circuito afectará al funcionamiento normal de todo el proceso posterior. En la actualidad, la placa de circuito impreso ha entrado en la era del montaje en superficie e instalación de chips, y los requisitos de deformación de PCB son cada vez más altos. Así que necesitamos averiguar por qué la banda de mitad de camino se está deformando.

1. diseño de ingeniería: asuntos que necesitan atención en el diseño de PCB: a. la disposición de prepreg entre capas debe ser simétrica, por ejemplo, el grosor de 1-2 y 5-6 capas y el número de hojas de prepreg debe ser consistente, de lo contrario es fácil de deformar después de la laminación. B. Los productos del mismo proveedor se utilizarán para placas de núcleo multicapa y prepreg. C. El área de la figura del circuito de las superficies externas A y B debe estar lo más cerca posible. Si un lado es un lado de cobre grande, y el lado B solo unos pocos alambres, este tablero impreso después del grabado es fácil de deformar. Si la diferencia de área de línea entre los dos lados es demasiado grande, se pueden agregar algunas rejillas independientes en el lado escaso para equilibrar.

2. Secado de la placa antes de cortar: el propósito de secar el laminado revestido de cobre antes de blanquear (150 grados Celsius durante 8 ± 2 horas) es eliminar la humedad en la placa, y al mismo tiempo hacer que la resina en la placa se solidifique completamente, eliminar aún más la tensión restante en la placa, lo que es útil para evitar que la placa se deforme. En la actualidad, muchas placas de doble cara y multicapa todavía se adhieren a la etapa de hornear antes o después del blanqueo. Sin embargo, también hay algunas excepciones en algunas fábricas de placas. En la actualidad, el tiempo de secado de cada fábrica de PCB es inconsistente, que varía de 4 a 10 horas. Se sugiere determinar el tiempo de secado según el grado de la placa de circuito impreso producida y los requisitos de deformación de los clientes. Los dos métodos son factibles, y se sugiere cortar y secar la tabla. La capa interna también debe secarse.

3. Longitud y dirección de trama del prepreg: después de la laminación, la tasa de contracción en la urdimbre y la trama es diferente, por lo que la urdimbre y la trama deben distinguirse al blanquear y laminar. De lo contrario, es fácil causar la deformación de la placa acabada después de la laminación, y es difícil corregirla incluso si se añade la presión a la placa de secado. Muchas de las razones de la deformación de la placa multicapa son que la dirección de la deformación y de la trama del preimpregnado no se distinguen claramente durante la laminación, lo que es causado por apilamiento aleatorio. ¿Cómo distinguir longitud y latitud? Para la hoja de cobre, el lado largo es latitudinal mientras que el lado corto es longitud. Si no está seguro, póngase en contacto con el fabricante o proveedor.

Después de fresar la resina en el horno durante 4 horas, retirar la tensión del laminado después de 4 grados centígrados.

5. Es necesario enderezar la placa delgada durante la galvanización: cuando se usa una placa multicapa ultradelgada de 0,4 ï1⁄4Ž 0,6 mm para la galvanización de la superficie de la placa y la galvanización gráfica, se hará un rodillo de sujeción especial. Después de que la placa delgada se sujete en el autobús volador en la línea de galvanización automática, el rodillo de sujeción en todo el autobús volador debe conectarse con una varilla redonda para enderezar todas las placas en el rodillo, de modo que la placa después de galvanización no se deforme. Si no hay tal medida, la placa delgada se doblará después de galvanizar la capa de cobre de 20-30 micras, y es difícil de remediar.

6. enfriamiento de la placa después del nivelamiento del aire caliente: el PCB es impactado por la alta temperatura del baño de soldadura (aproximadamente 250 grados Celsius) durante el nivelamiento del aire caliente. Después de ser retirado, debe colocarse en una placa plana de mármol o acero para enfriamiento natural y luego enviarse al postprocesador para su limpieza. Esto es bueno para anti deformación de la tabla. Con el fin de mejorar el brillo de la superficie del plomo y el estaño, algunas fábricas ponen las tablas en agua fría inmediatamente después de nivelar el aire caliente y las sacan después de unos segundos para el tratamiento posterior. El impacto de un caliente y un frío puede causar deformación, delaminación o ampollas en algunos tipos de tablas. Además, se puede instalar un lecho flotante de aire en el equipo para la refrigeración.

7. Tratamiento del tablero de deformación: en la fábrica con la gestión ordenada, la inspección del 100% de la planicidad se llevará a cabo para el tablero impreso en la inspección final. Todas las tablas no calificadas serán recogidas y colocadas en el horno, secadas a 150 grados Celsius y bajo presión pesada durante 3-6 horas, y enfriadas naturalmente bajo presión pesada. A continuación, sacar las tablas por alivio de presión y comprobar la planura. De esta manera, se pueden salvar algunas tablas. Algunas tablas deben secarse y presionarse dos o tres veces para nivelarlas. La máquina de enderezamiento de deformación de placa neumática del agente Shanghai Huabao ha sido usada por Shanghai Bell, que tiene un efecto muy bueno en la reparación de la deformación de PCB. Si las medidas de proceso anti deformación anteriores no se implementan, algunas tablas son inútiles y solo se pueden desechar.