У виробництві та застосуванні друкованих плат викривлення є важливим фактором, що впливає на їх продуктивність і надійність. Деформація друкованої плати може не тільки призвести до поганого паяння електронних компонентів, спричиняючи збої в електричному з’єднанні, але й вплинути на загальну точність складання виробу та знизити якість виробу. Таким чином, впровадження ефективної схеми контролю викривлення друкованої плати має вирішальне значення для покращення якості друкованої плати та забезпечення стабільної роботи електронних пристроїв.
1, Аналіз причин викривлення друкованої плати
Матеріальні фактори
Відмінності в характеристиках плат: різні типи плат друкованих плат, наприклад звичайні FR-4, CEM-3 тощо, мають різні коефіцієнти теплового розширення. У процесі виготовлення друкованих плат, під час високо{9}}температурного зварювання та інших процесів нерівномірне теплове розширення кожного шару плати може легко створити внутрішню напругу, що призведе до викривлення. Наприклад, плита FR-4 має відносно великий коефіцієнт теплового розширення в напрямку осі Z. У високотемпературному середовищі розширення в напрямку осі Z більше, ніж у осях X і Y. Ця анізотропна характеристика розширення збільшує ризик викривлення.
Склеювання мідної фольги з підкладкою: мідна фольга, як ключова частина схем друкованої плати, також може впливати на ступінь викривлення через її з’єднання з підкладкою. Якщо сила зв’язку між мідною фольгою та підкладкою нерівномірна під час процесу ламінування, може виникнути роз’єднання або відносне зміщення між мідною фольгою та підкладкою через зміни температури та механічні навантаження під час подальшої обробки та використання, що призведе до викривлення друкованої плати.
Фактори дизайну
Нерівномірне розташування схеми: Нерівномірне розташування схеми на друкованих платах може призвести до нерівномірного розподілу напруги на платі. Якщо розподіл мідної фольги в певній області занадто щільний, тоді як інші ділянки відносно розріджені, під час термічної обробки щільна область мідної фольги поглинає більше тепла та розширюється більшою мірою, утворюючи велику різницю внутрішньої напруги з розрідженою областю мідної фольги, що сприяє викривленню друкованої плати. Наприклад, у дизайні друкованої плати деяких-потужних електронних продуктів область, де зосереджені пристрої живлення, має велику площу мідної фольги та велику товщину. Якщо компонування не є розумним, це може легко спричинити деформацію дошки в цій області.
Невідповідність між товщиною плати та розміром: існує певна пропорційна залежність між товщиною та розміром друкованої плати. Якщо товщина дошки занадто тонка, а розмір занадто великий, жорсткість дошки є недостатньою, і на неї легко впливають зовнішні сили та термічні навантаження під час обробки та використання, що призводить до викривлення. Навпаки, якщо товщина плити занадто велика, а розмір занадто малий, це може збільшити витрати через надмірну конструкцію, а також може спричинити викривлення під час обробки через концентрацію напруги.
Фактори виробничого процесу
Проблема процесу пресування: пресування є критично важливим процесом у виробництві друкованих плат. Якщо температура, тиск і час пресування не контролюються належним чином, це може призвести до слабкого або нерівномірного з’єднання між шарами всередині плити, що призведе до внутрішньої напруги та викривлення. Наприклад, якщо температура пресування занадто висока або швидкість нагрівання занадто висока, лист буде надмірно розм'якшуватися і буде схильний до деформації під тиском; Нерівномірний тиск стиснення може призвести до нерівномірного з’єднання між різними частинами плити, що призведе до викривлення.
2, схема контролю викривлення плати друкованої плати
Оптимізація підбору матеріалів
Відповідний коефіцієнт теплового розширення. Вибираючи друковані плати, намагайтеся вибирати матеріали з однаковими коефіцієнтами теплового розширення в усіх напрямках, щоб зменшити внутрішню напругу, спричинену різницею теплового розширення. Для деяких прикладних сценаріїв, які вимагають надзвичайно великого викривлення, наприклад, друковані плати в аерокосмічному електронному обладнанні, можна розглянути матеріали з низьким коефіцієнтом теплового розширення та ізотропією, такі як керамічні підкладки. Для звичайних електронних продуктів коефіцієнт теплового розширення різних типів плат FR-4 можна перевірити та порівняти, щоб вибрати плату, яка більше підходить для вимог дизайну виробу.
Переконайтесь у якості мідної фольги та підкладки: виберіть надійну мідну фольгу та підкладку, щоб забезпечити гарне зчеплення між ними. У процесі закупівлі стандарти якості сировини суворо контролюються, а також тестуються такі параметри, як шорсткість і чистота мідної фольги, вміст смоли в підкладці та розподіл скляних волокон. Наприклад, використання мідної фольги зі спеціально обробленою поверхнею може збільшити її адгезію до підкладки та зменшити ризик відшарування між мідною фольгою та підкладкою під час обробки.
Профілактика на етапі проектування
Розумне розташування схем: у дизайні друкованої плати схема повинна бути максимально однорідною, щоб уникнути концентрації мідної фольги в певній області. Для компонентів із високою потужністю та високим тепловиділенням їх слід розумно розподілити та впорядкувати, а для розсіювання тепла слід використовувати-мідні листи для розсіювання тепла з великою площею, одночасно забезпечуючи рівномірний розподіл мідних листів для розсіювання тепла, щоб збалансувати навантаження на плату під час термічної обробки. Наприклад, під час проектування материнської плати комп’ютера лінії живлення та тепловідвідні мідні листи високо-потужних чіпів, таких як ЦП і ГП, рівномірно розподіляються на материнській платі, щоб зменшити викривлення, спричинене локальною щільністю мідної фольги.
Оптимізуйте співвідношення товщини плати до розміру: виходячи з фактичних вимог щодо використання друкованої плати, точно розрахуйте та визначте оптимальне співвідношення товщини плати до розміру. Виходячи з вимог до електричних характеристик і механічної міцності, виберіть відповідну товщину пластини, щоб підвищити її жорсткість. Для більших друкованих плат їхню здатність проти деформації можна підвищити, додавши армуючі ребра або застосувавши багато{2}}шарову структуру плати. Наприклад, у конструкції великих друкованих плат для промислового контрольного обладнання на краях і ключових частинах плати встановлюють ребра підсилення, що ефективно покращує загальну жорсткість плати та зменшує викривлення.
Удосконалення виробничого процесу
Точний контроль процесу пресування: у процесі пресування використовується сучасне обладнання для пресування та системи керування для точного контролю температури, тиску та часу пресування. Розробіть розумну криву процесу стиснення, щоб переконатися, що плата рівномірно нагріта та стиснута під час процесу стиснення, і що кожен шар повністю склеєний. Наприклад, за допомогою процесу сегментованого нагрівання та склеювання під постійним тиском смола спочатку подається при нижчій температурі, щоб заповнити проміжки між шарами плити, а потім температура поступово підвищується до температури затвердіння, зберігаючи при цьому стабільний тиск, щоб повністю затвердіти плиту та зменшити утворення внутрішньої напруги.