При производството и приложението на печатни платки деформацията е важен фактор, влияещ върху тяхната производителност и надеждност. Изкривяването на печатната платка може не само да доведе до лошо запояване на електронни компоненти, причинявайки повреди на електрическата връзка, но също така да повлияе на цялостната точност на сглобяване на продукта и да намали качеството на продукта. Следователно, прилагането на ефективна схема за контрол на изкривяването на печатни платки е от решаващо значение за подобряване на качеството на печатни платки и осигуряване на стабилна работа на електронните устройства.
1, Анализ на причините за изкривяване на печатни платки
Материални фактори
Разлики в характеристиките на платките: Различните типове печатни платки, като обикновените FR-4, CEM-3 и т.н., имат различни коефициенти на топлинно разширение. По време на процеса на производство на печатни платки, когато се подлагат на високо-температурно заваряване и други процеси, неравномерното термично разширение на всеки слой от платката може лесно да генерира вътрешно напрежение, водещо до изкривяване. Например плочата FR-4 има сравнително голям коефициент на топлинно разширение в посоката на Z-ос. В среда с висока температура разширението в посоката на оста Z е по-голямо от това в осите X и Y. Тази анизотропна характеристика на разширение увеличава риска от изкривяване.
Свързване на медно фолио със субстрат: Медното фолио, като ключова част от вериги за носене на печатна платка, също може да повлияе на степента на деформация поради свързването му със субстрата. Ако силата на свързване между медното фолио и субстрата е неравномерна по време на процеса на ламиниране, може да възникне разделяне или относително изместване между медно фолио и субстрат с температурни промени и механично напрежение по време на последваща обработка и употреба, което води до изкривяване на печатната платка.
Проектни фактори
Неравномерно оформление на веригата: Неравномерното оформление на веригата на печатни платки може да доведе до неравномерно разпределение на напрежението върху платката. Ако разпределението на медното фолио в определена зона е твърде плътно, докато други зони са сравнително оскъдни, по време на термичната обработка плътната зона на медното фолио абсорбира повече топлина и се разширява в по-голяма степен, образувайки голяма вътрешна разлика в напрежението с рядката зона на медно фолио, което насърчава изкривяването на печатната платка. Например, в дизайна на печатни платки на някои високо-мощни електронни продукти, зоната, където са концентрирани захранващите устройства, има голяма площ от медно фолио и голяма дебелина. Ако оформлението не е разумно, то може лесно да причини деформация на дъската в тази област.
Несъответствие между дебелината и размера на платката: Съществува определена пропорционална връзка между дебелината и размера на печатната платка. Когато дебелината на плочата е твърде тънка и размерът е твърде голям, твърдостта на плочата е недостатъчна и тя лесно се влияе от външни сили и топлинен стрес по време на обработка и употреба, което води до изкривяване. Напротив, ако дебелината на дъската е твърде голяма и размерът е твърде малък, това може да увеличи разходите поради прекомерен дизайн и може също да причини изкривяване по време на обработката поради концентрация на напрежение.
Фактори на производствения процес
Проблем с процеса на пресоване: Пресоването е критичен процес при производството на печатни платки. Ако температурата, налягането и времето на пресоване не се контролират правилно, това може да доведе до хлабаво или неравномерно свързване между слоевете вътре в дъската, което води до вътрешно напрежение и изкривяване. Например, ако температурата на пресоване е твърде висока или скоростта на нагряване е твърде бърза, листът ще омекне прекомерно и ще бъде склонен към деформация под налягане; Неравномерното налягане на компресия може да доведе до непоследователно свързване между различните части на дъската, което води до изкривяване.
2, схема за контрол на изкривяване на печатна платка
Оптимизиране на избора на материал
Съответстващ коефициент на топлинно разширение: Когато избирате печатни платки, опитайте се да изберете материали с подобни коефициенти на топлинно разширение във всички посоки, за да намалите вътрешното напрежение, причинено от разликите в топлинното разширение. За някои сценарии на приложение, които изискват изключително голямо изкривяване, като печатни платки в аерокосмическо електронно оборудване, могат да се имат предвид материали с нисък коефициент на термично разширение и изотропия, като керамични субстрати. За обикновени електронни продукти коефициентът на топлинно разширение на различни видове платки FR-4 може да бъде скриниран и сравнен, за да се избере платката, която е по-подходяща за изискванията за проектиране на продукта.
Осигурете качеството на медното фолио и субстрата: Изберете надеждно медно фолио и субстрата, за да осигурите добро свързване между тях. По време на процеса на доставка стандартите за качество на суровините се контролират стриктно и се тестват параметри като грапавостта и чистотата на медното фолио, съдържанието на смола в субстрата и разпределението на стъклените влакна. Например, използването на медно фолио със специално обработена повърхност може да увеличи адхезията му към субстрата и да намали риска от отделяне между медното фолио и субстрата по време на обработката.
Превенция по време на фазата на проектиране
Разумно оформление на веригите: При дизайна на печатни платки, оформлението на веригата трябва да бъде възможно най-еднородно, за да се избегне концентрирането на медно фолио в определена област. За компоненти с висока мощност и високо генериране на топлина, те трябва да бъдат разумно разпръснати и подредени и трябва да се използват медни листове за разсейване на топлината с голяма-площ за разсейване на топлината, като същевременно се гарантира равномерно разпределение на медните листове за разсейване на топлината, за да се балансира напрежението върху платката по време на термична обработка. Например, когато се проектира дънна платка за компютър, захранващите линии и медните листове за разсейване на топлината на чипове с висока-мощност, като CPU и GPU, са равномерно разпределени върху дънната платка, за да се намали изкривяването, причинено от местната плътност на медно фолио.
Оптимизирайте съотношението на дебелината на платката към размера: Въз основа на действителните изисквания за използване на печатната платка, изчислете точно и определете оптималното съотношение на дебелината на платката към размера. Предпоставката за изпълнение на изискванията за електрически характеристики и механична якост изберете подходящата дебелина на плочата, за да подобрите твърдостта на плочата. За по-големи печатни платки тяхната способност против изкривяване може да бъде подобрена чрез добавяне на подсилващи ребра или възприемане на много-пластова структура на платката. Например, при проектирането на големи печатни платки за промишлено контролно оборудване, усилващи ребра са поставени по ръбовете и ключовите части на платката, като ефективно подобряват цялостната твърдост на платката и намаляват изкривяването.
Подобряване на производствения процес
Прецизен контрол на процеса на пресоване: В процеса на пресоване се използва усъвършенствано оборудване за пресоване и системи за контрол за прецизен контрол на температурата, налягането и времето на пресоване. Разработете разумна крива на процеса на компресия, за да гарантирате, че дъската е равномерно нагрята и компресирана по време на процеса на компресия и че всеки слой е напълно залепен. Например, като се използва процес на сегментирано нагряване и свързване при постоянно налягане, смолата първоначално протича при по-ниска температура, за да запълни празнините между слоевете на плочата, а след това температурата постепенно се повишава до температурата на втвърдяване, като същевременно се поддържа стабилно налягане, за да се втвърди напълно плочата и да се намали генерирането на вътрешно напрежение.