تحليل أسباب تشوه مجلس الكلور
يجب دراسة تشوه لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور من عدة جوانب مثل المواد ، والهيكل ، وتوزيع الأنماط ، وعملية المعالجة ، وما إلى ذلك. ستحلل هذه الورقة وتشرح الأسباب المختلفة وأساليب التحسين التي قد تسبب التشوه.
ستؤدي مساحة سطح النحاس غير المستوية على اللوحة إلى تدهور ثني اللوحة وحليقة اللوحة.
بشكل عام ، تم تصميم مساحة كبيرة من رقائق النحاس للتأريض. في بعض الأحيان تم تصميم طبقة Vcc أيضًا بمساحة كبيرة من رقائق النحاس. عندما لا يتم توزيع هذه المساحات الكبيرة من رقائق النحاس بالتساوي على نفس اللوحة. عند تشغيله ، سوف يتسبب ذلك في مشكلة امتصاص الحرارة غير المتساوي وتبديد الحرارة. وبطبيعة الحال سوف تتوسع لوحة الدوائر وتتقلص. إذا كان التوسع والانكماش لا يمكن أن يتسببان في تشوهات وتشوهات مختلفة في نفس الوقت ، فيمكن الوصول إلى درجة حرارة اللوحة. في الطرف العلوي من قيمة Tg ، تبدأ اللوحة في التليين ، مما يسبب تشوهًا دائمًا.
تقاطع الوصلات (الطبقات) للطبقات المختلفة على السبورة توسع وتقلص اللوحة.
معظم لوحات اليوم عبارة عن لوحات متعددة الطبقات ، وهناك مفاصل (فياس) للمسامير بين الطبقات. وتنقسم المفاصل من خلال الثقوب والثقوب العمياء والثقوب المدفونة. حيث توجد المفاصل ، تكون اللوحة محدودة. سيؤدي تأثير الارتفاع والانقباض بشكل غير مباشر إلى ثني اللوحة وتشوه اللوحة.
أسباب تشوه مجلس الكلور:
(1) يؤدي وزن لوحة الدائرة نفسها إلى تشوه اللوحة
بشكل عام ، سيستخدم فرن إعادة التدفق سلسلة لدفع عجلة لوحة الدوائر في فرن إنحسر ، أي أن الجانبين من اللوحة يستخدمان كنقطة ارتكاز لدعم اللوحة بأكملها. إذا كانت اللوحة تحتوي على أجزاء ثقيلة على اللوحة ، أو كان حجم اللوحة كبيرًا جدًا ، فسوف تظهر ظاهرة الاكتئاب المتوسط بسبب كميتها ، مما يؤدي إلى انحناء اللوحة.
(2) سيؤثر عمق V-Cut وشريط التوصيل على تشوه اللوحة.
أساسا ، V-Cut هو الجاني في تدمير هيكل اللوحة. لأن V-Cut يقطع الأخدود على الورقة الأصلية ، فإن V-Cut عرضة للتشوه.
2.1 تحليل تشوه اللوحة عن طريق الضغط على المواد والهياكل والأشكال
يتم تشكيل لوح ثنائي الفينيل متعدد الكلور عن طريق الضغط على لوحة أساسية وإحباط مسبق ورقاقة نحاسية من الطبقة الخارجية ، حيث يتم تشويه اللوحة الأساسية ورقاقة النحاس حرارياً عند الضغط عليها ، وتعتمد كمية التشوه على معامل التمدد الحراري (CTE) المواد اثنين.
معامل التمدد الحراري لرقائق النحاس هو حوالي 17 × 10-6 ؛
الركيزة FR-4 العادية لديها CTE في اتجاه Z من (50-70) X10-6 في نقطة Tg ؛
أعلى نقطة TG هي (250 ~ 350) X10-6 ، X-direction CTE يشبه رقائق النحاس بسبب وجود القماش الزجاجي.
ملاحظات على نقاط TG:
لوح مطبوع عالي Tg عندما ترتفع درجة الحرارة إلى منطقة معينة ، فإن الركيزة سوف تتغير من "حالة الزجاج" إلى "حالة المطاط" ، وتسمى درجة الحرارة في هذا الوقت درجة حرارة انتقال الزجاج (Tg) للوحة. وهذا هو ، Tg هي أعلى درجة حرارة (درجة مئوية) التي لا تزال الركيزة جامدة. وهذا يعني أن مادة الركيزة العادية لثنائي الفينيل متعدد الكلور لا تنعم فقط وتشوه وتذوب وما إلى ذلك في درجات الحرارة المرتفعة ، ولكنها تعرض أيضًا انخفاض حاد في الخواص الميكانيكية والكهربائية.
عمومًا ، تبلغ درجة حرارة Tg 130 درجة أو أكثر ، وتكون Tg عالية عمومًا أكبر من 170 درجة ، بينما يزيد متوسط Tg عن 150 درجة تقريبًا.
تسمى لوحة مطبوعة PCB مع Tg ≥ 170 درجة مئوية نموذجي لوحة مطبوعة Tg عالية.
تم تحسين Tg للركيزة ، كما تم تحسين وتحسين الخصائص مثل مقاومة الحرارة ومقاومة الرطوبة والمقاومة الكيميائية واستقرار اللوحة المطبوعة. كلما زادت قيمة TG ، زادت مقاومة درجة الحرارة للورقة ، خاصة في عملية الخالي من الرصاص ، تطبيق Tg العالي أكثر.
ارتفاع Tg يشير إلى مقاومة الحرارة العالية. مع التطور السريع لصناعة الإلكترونيات ، وخاصة المنتجات الإلكترونية التي تمثلها أجهزة الكمبيوتر ، فإن تطوير وظائف عالية ومتعددة الطبقات يتطلب مقاومة عالية للحرارة لمواد الركيزة ثنائية الفينيل متعدد الكلور كضمان مهم. إن ظهور وتطوير تكنولوجيا التركيب عالية الكثافة التي تمثلها SMT و CMT يجعل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور لا تنفصل عن المقاومة الحرارية العالية للركائز من حيث الفتحة الصغيرة والأسلاك الدقيقة والرقيقة.
لذلك ، فإن الفرق بين FR-4 العام و Tg FR-4 العالي هو أنه في حالة حارة ، خاصة في حالة امتصاص الحرارة ، القوة الميكانيكية ، الاستقرار في الأبعاد ، التصاق ، امتصاص الماء والتحلل الحراري للمادة. هناك اختلافات في ظروف مختلفة مثل التمدد الحراري ، والمنتجات Tg عالية بشكل واضح أفضل من المواد الأساسية الركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
يختلف توسيع اللوحة الأساسية التي يتكون فيها نمط الطبقة الداخلية بسبب اختلاف توزيع الأنماط وسمك الطبقة الأساسية أو خصائص المواد. عندما يكون توزيع الأنماط مختلفًا عن سماكة أو خصائص المواد للورقة الأساسية ، وعندما يكون توزيع الأنماط منتظمًا نسبيًا ، تكون أنواع المواد موحدة ، وستنتج تشوهًا. عندما يكون هيكل صفح لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور غير متماثل أو يكون توزيع الأنماط غير متساوٍ ، فإن فرق CTE للوحات الأساسية المختلفة سيكون كبيرًا ، وسيحدث تشوه أثناء عملية الضغط. يمكن تفسير آلية التشوه بالمبدأ التالي.
من المفترض أن هناك نوعان من اللوحات الأساسية مع اختلافات مختلفة في CTE ، والتي يتم ضغطها معًا بواسطة طبقة مسبقة ، حيث يكون C الأساسي للوحة الأساسية A 1.5 × 10-5 / ° C ، وطول اللوحة الأساسية هو 1000 مم. في عملية تشكيل الضغط كطبقة أولية من ورقة الترابط ، يتم ربط الصفحتين الأساسيتين معًا من خلال تليين وتدفق وملء النموذج ، ومعالجته على ثلاث مراحل.
يوضح الشكل 1 منحنى أسفل التصاق الديناميكي لراتنج FR-4 العادي بمعدلات تسخين مختلفة. في ظل الظروف العادية ، تبدأ المادة في التدفق من حوالي 90 درجة مئوية ، ويبدأ علاج الارتباط المتقاطع عند النقطة أعلى TG. التقوية في حالة حرة قبل المعالجة. في هذا الوقت ، يتم توسعة اللوحة الأساسية ورقاقة النحاس بحرية بعد تسخينها ، ويمكن الحصول على مقدار التشوه من خلال قيم CTE وتغير درجات الحرارة.
ظروف محاكاة ملائمة للضغط ، يتم رفع درجة الحرارة من 30 درجة مئوية إلى 180 درجة مئوية ،
في هذا الوقت ، تكون كميات التشوه للوحتين الأساسيتين على التوالي
△ LA = (180 ° C ~ 30 ° C) x1.5x10-5m / درجة CX1000mm = 2.25mm
B LB = (180 درجة مئوية ~ 30 درجة مئوية) X2.5X10-5M / ° CX1000mm = 3.75mm
في هذا الوقت ، نظرًا لأن شبه العلاج لا يزال في حالة حرة ، فإن الصفيحتين الأساسيتين طويلتان وقصيرتان ولا يتداخلان مع بعضهما البعض ، ولم يحدث التشوه بعد.
عند الضغط عليه ، سيتم الاحتفاظ به في درجة حرارة عالية لفترة من الوقت حتى يتم علاجه بالكامل. في هذا الوقت ، يصبح الراتنج صلبًا ولا يمكن أن يتدفق بحرية. يتم الجمع بين لوحات اثنين الأساسية. عندما تنخفض درجة الحرارة ، مثل عدم وجود رابط لراتنج الطبقة البينية ، فإن اللوحة سوف تعود إلى الطول الأصلي ولن يتم تشوهها ، لكن في الواقع ، يتم ربط الطبقتين الأساسيتين بالراتنج المعالج عند درجة حرارة عالية ، ولا يمكن التقلص سوف خلال عملية التبريد. يجب أن تقلص الصفيحة الأساسية A بمقدار 3.75 مم ، في الواقع عندما يكون الانكماش أكبر من 2.25 مم ، سيتم إعاقة ذلك بواسطة الصفيحة الأساسية A. لتحقيق التوازن بين الصفيحتين الأساسيتين ، لا يمكن أن تقلص الصفيحة الأساسية B إلى 3.75 مم ، وتقلص الصفيحة الأساسية A أكثر من 2.25 مم ، بحيث يتم توجيه اللوحة بأكملها إلى الصميم B. يتغير اتجاه اللوحة ، كما هو مبين في الشكل 2.
تشوه أثناء ضغط لوحات مختلفة CTE الأساسية
وفقًا للتحليل الوارد أعلاه ، فقد تم توزيع الهيكل المغلف ونوع المادة لثنائي الفينيل متعدد الكلور بشكل موحد ، مما يؤثر بشكل مباشر على فرق CTE بين اللوحات الأساسية المختلفة ورقائق النحاس. الفرق في الانكماش أثناء عملية الضغط سيمر من خلال تصلب prepreg. يتم الاحتفاظ بالعملية وفي النهاية تشكل تشوهًا في لوحة PCB.
2.2 تشوه تسبب أثناء معالجة ثنائي الفينيل متعدد الكلور
أسباب تشوه عملية لوحة PCB معقدة للغاية ويمكن تقسيمها إلى اثنين من الضغوط: الإجهاد الحراري والإجهاد الميكانيكي. يتم توليد الإجهاد الحراري بشكل أساسي أثناء عملية الضغط ، ويحدث الإجهاد الميكانيكي بشكل أساسي أثناء تكديس اللوحات ومعالجتها وخبزها. فيما يلي نقاش موجز بترتيب العملية.
مادة CCL: CCL هي هيكل متماثل على الوجهين ، لا يوجد نمط ، ورقائق نحاسية وقماش زجاجي CTE هي نفسها تقريبًا ، لذلك لا يوجد تقريبًا تشوه ناتج عن CTE مختلفة أثناء عملية الضغط. ومع ذلك ، فإن حجم مكبس CCL كبير ، وهناك اختلاف في درجات الحرارة في مناطق مختلفة من اللوحة الساخنة ، مما قد يسبب اختلافات طفيفة في سرعة المعالجة ودرجة الراتنج في مناطق مختلفة أثناء عملية الضغط ، والديناميكية يوجد أيضًا اختلاف كبير في اللزوجة بمعدلات تسخين مختلفة ، لذلك يحدث أيضًا. الإجهاد الموضعي بسبب الاختلافات في عملية المعالجة. بشكل عام ، سيحافظ هذا الضغط على التوازن بعد الضغط ، ولكنه سيؤدي إلى تشوه تدريجيًا أثناء المعالجة المستقبلية.
الصحافة الملائمة: إن عملية تركيب صحف PCB هي العملية الرئيسية لتوليد الضغط الحراري. يظهر التشوه الناتج عن مواد أو هياكل مختلفة في القسم السابق. على غرار الكسوة النحاسية المكسوة ، فإنها تنتج أيضًا إجهادًا محليًا بسبب الاختلاف في عملية المعالجة. نظرًا للسمك الأكثر سمكًا ، وتوزيع الأنماط المختلفة ، والمزيد من التحضير المسبق ، يكون من الصعب التخلص من الإجهاد الحراري أكثر من الطبقة الخشبية المكسوة. يتم تحرير الإجهاد الموجود في ثنائي الفينيل متعدد الكلور في عمليات لاحقة مثل الحفر أو الكنتوري أو الشواء ، مما يؤدي إلى تشوه اللوحة.
عمليات اللحام والشخصيات وغيرها من عمليات الخبز: نظرًا لأنه لا يمكن تكديس أحبار مقاومة اللحام على بعضها البعض عند معالجتها ، يتم وضع لوحات PCB على الرف ومعالجتها بواسطة ورقة خبز. درجة حرارة اللحام حوالي 150 درجة مئوية ، أعلى بقليل من نقطة Tg للمواد Tg المتوسطة والمنخفضة ، والراتنج Tg أعلى النقطة ، والراتنج في حالة مرونة عالية ، ويتم تشويه الصفيحة بسهولة تحت تأثير وزنها الخاص أو رياح قوية من الفرن.
تسوية لحام الهواء الساخن: درجة الحرارة العادية لجهاز التسخين بالحرارة هي 225 درجة مئوية ~ 265 درجة مئوية ، والوقت 3S-6S. درجة حرارة الهواء الساخن هي 280 درجة مئوية ~ 300 درجة مئوية. عندما يتم تسوية اللحام ، يتم إدخال اللوحة في فرن الصفيح من درجة حرارة الغرفة ، ثم يتم إخضاعها لغسيل الماء بعد المعالجة في درجة حرارة الغرفة في غضون دقيقتين بعد تفريغ الفرن. عملية تسوية اللحام بالهواء الساخن بأكملها هي عملية إخماد وتروي. بسبب المواد المختلفة للوحة الدارة والبنية غير المستوية ، فإن الإجهاد الحراري سيحدث حتماً أثناء العملية الساخنة والباردة ، مما يؤدي إلى إجهاد مجهري وتشوه كلي.
التخزين: يتم تخزين تخزين ثنائي الفينيل متعدد الكلور في المرحلة شبه النهائية بشكل عام في الرف. الضبط المفصل للجرف غير مناسب ، أو أن تكديس اللوحة أثناء التخزين سوف يتسبب في حدوث تشوه ميكانيكي للوحة. خاصة بالنسبة للألواح الرقيقة التي تقل عن 2.0 مم ، فإن التأثير أكثر خطورة.
بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه ، هناك العديد من العوامل التي تؤثر على تشوه الكلور.