Análisis de las causas de la deformación de la placa PCB.
La deformación de la placa PCB debe estudiarse desde varios aspectos, como el material, la estructura, la distribución del patrón, el proceso de procesamiento, etc. Este documento analizará y explicará varias razones y métodos de mejora que pueden causar deformación.
Fabricante de múltiples capas del PWB en China
El área de superficie de cobre desigual en el tablero deteriorará la curva del tablero y el rizo del tablero.
En general, una gran área de lámina de cobre está diseñada para la conexión a tierra. A veces, la capa Vcc también está diseñada con una gran área de lámina de cobre. Cuando estas grandes áreas de lámina de cobre no se distribuyen uniformemente en el mismo tablero. Cuando está encendido, causará el problema de la absorción de calor desigual y la disipación del calor. La placa de circuito, por supuesto, también se expandirá y contraerá. Si la expansión y la contracción no pueden causar diferentes tensiones y deformaciones al mismo tiempo, se puede alcanzar la temperatura de la tabla. En el extremo superior del valor Tg, la placa comienza a ablandarse, causando una deformación permanente.
Las uniones (vías) de las diversas capas en el tablero limitan la expansión y contracción del tablero.
La mayoría de los tableros de hoy en día son tableros de múltiples capas, y hay uniones (vías) a los remaches entre las capas. Las juntas se dividen en agujeros pasantes, agujeros ciegos y agujeros enterrados. Donde hay uniones, el tablero es limitado. El efecto de levantarse y contraerse provocará indirectamente que la placa se doble y la placa se deforme.
Razones para la deformación de la placa PCB:
(1) El peso de la placa de circuito en sí hará que la placa se deforme
En general, el horno de reflujo utilizará una cadena para impulsar el avance de la placa de circuito en el horno de reflujo, es decir, los dos lados de la placa se utilizan como puntos de apoyo para soportar toda la placa. Si el tablero tiene partes pesadas en el tablero, o si el tamaño del tablero es demasiado grande, mostrará el fenómeno de la depresión media debido a su propia cantidad, lo que hace que la placa se doble.
(2) La profundidad del corte en V y la tira de conexión afectarán la deformación del panel.
Básicamente, V-Cut es el culpable de destruir la estructura del tablero. Debido a que V-Cut corta la ranura en la hoja original, el V-Cut es propenso a la deformación.
2.1 Análisis de la deformación de la placa mediante el prensado de materiales, estructuras y figuras.
La placa PCB se forma presionando una placa base y una lámina preimpregnada y una lámina de cobre de capa exterior, en donde la placa central y la lámina de cobre se deforman térmicamente cuando se presionan, y la cantidad de deformación depende del coeficiente de expansión térmica (CTE) de los dos materiales;
El coeficiente de expansión térmica (CTE) de la lámina de cobre es de aproximadamente 17 × 10-6;
El sustrato FR-4 ordinario tiene un CTE en dirección Z de (50-70) X10-6 en el punto Tg;
El punto TG superior es (250 ~ 350) X10-6, la CTE en la dirección X es similar a la lámina de cobre debido a la presencia de un paño de vidrio.
Notas sobre los puntos TG:
Tablero impreso de alta Tg Cuando la temperatura sube a un área determinada, el sustrato cambiará de "estado de vidrio" a "estado de goma", y la temperatura en este momento se llama temperatura de transición vítrea (Tg) del tablero. Es decir, Tg es la temperatura más alta (° C) a la que el sustrato permanece rígido. Es decir, el material de sustrato de PCB ordinario no solo se suaviza, se deforma, se derrite, etc. a altas temperaturas, sino que también muestra una fuerte caída en las propiedades mecánicas y eléctricas.
En general, la placa Tg es de 130 grados o más, la Tg alta generalmente es mayor que 170 grados y la Tg media es mayor que aproximadamente 150 grados.
Una tarjeta impresa en PCB con una Tg ≥ 170 ° C típica se denomina tarjeta impresa con Tg alta.
Se mejoró la Tg del sustrato y se mejoraron y mejoraron características tales como la resistencia al calor, la resistencia a la humedad, la resistencia química y la estabilidad de la placa impresa. Cuanto mayor sea el valor TG, mejor será la resistencia a la temperatura de la hoja, especialmente en el proceso sin plomo, la aplicación de Tg alta es mayor.
Alta Tg se refiere a alta resistencia al calor. Con el rápido desarrollo de la industria electrónica, especialmente los productos electrónicos representados por las computadoras, el desarrollo de alta funcionalidad y alta capa requiere la mayor resistencia al calor de los materiales de sustrato de PCB como una garantía importante. La aparición y el desarrollo de la tecnología de montaje de alta densidad representada por SMT y CMT hacen que los PCB sean cada vez más inseparables de la alta resistencia al calor de los sustratos en términos de pequeña apertura, cableado fino y adelgazamiento.
Por lo tanto, la diferencia entre el FR-4 general y la Tg FR-4 alta es que se encuentra en estado caliente, especialmente bajo absorción de calor, resistencia mecánica, estabilidad dimensional, adhesión, absorción de agua y descomposición térmica del material. Existen diferencias en diversas condiciones, como la expansión térmica, y los productos con alto Tg son obviamente mejores que los materiales de sustrato de PCB ordinarios.
La expansión de la placa de núcleo en la que se realiza el patrón de la capa interna es diferente debido a la diferencia en la distribución del patrón y el grosor de la hoja de núcleo o las características del material. Cuando la distribución del patrón es diferente del espesor o las características del material de la hoja del núcleo, cuando la distribución del patrón es relativamente uniforme, los tipos de material son uniformes y producirán deformación. Cuando la estructura laminada de la placa PCB es asimétrica o la distribución del patrón es desigual, la diferencia CTE de las diferentes placas base será grande y se producirá una deformación durante el proceso de prensado. El mecanismo de deformación puede explicarse por el siguiente principio.
Se supone que hay dos tipos de placas de núcleo con diferentes diferencias de CTE, que se presionan juntas mediante un prepreg, en el que el núcleo C de la placa de núcleo A es de 1.5 × 10-5 / ° C, y la longitud de la placa de núcleo es 1000 mm. En el proceso de formación a presión como preimpregnado de la hoja de unión, las dos hojas de núcleo se unen entre sí suavizando, fluyendo y rellenando el patrón, y curando en tres etapas.
La Figura 1 muestra la curva inferior de adhesión dinámica de la resina FR-4 ordinaria a diferentes velocidades de calentamiento. En circunstancias normales, el material comienza a fluir desde aproximadamente 90 ° C, y el curado de reticulación comienza en el punto por encima de TG. El prepreg está en estado libre antes de curar. En este momento, la placa de núcleo y la lámina de cobre se encuentran en un estado de expansión libre después de calentarse, y la cantidad de deformación de la misma puede obtenerse mediante los valores respectivos de CTE y de cambio de temperatura.
Proveedor de placas de circuito impreso
Las condiciones de ajuste a presión simuladas, la temperatura se eleva de 30 ° C a 180 ° C,
En este momento, las cantidades de deformación de las dos placas de núcleo son respectivamente
△ LA = (180 ° C ~ 30 ° C) x1.5x10-5m / ° CX1000mm = 2.25mm
△ LB = (180 ° C ~ 30 ° C) X2.5X10-5M / ° CX1000mm = 3.75mm
En este momento, dado que el semicurado aún está en estado libre, las dos placas de núcleo son largas y cortas, y no interfieren entre sí, y la deformación aún no se ha producido.
Cuando se presiona, se mantendrá a alta temperatura durante un período de tiempo hasta que el semicurado esté completamente curado. En este momento, la resina se solidifica y no puede fluir libremente. Las dos placas de núcleo se combinan. Cuando la temperatura desciende, como si no hubiera unión de resina entre capas, el núcleo La placa volverá a la longitud original y no se deformará, pero de hecho, las dos placas del núcleo están unidas por la resina curada a alta temperatura, y no pueden contraerse Será durante el proceso de enfriamiento. La placa del núcleo A debe contraerse 3.75 mm, en realidad, cuando la contracción es mayor que 2.25 mm, se verá obstaculizada por la placa del núcleo A. Para lograr el equilibrio entre las dos placas del núcleo, la placa del núcleo B no puede contraerse a 3,75 mm, y la placa del núcleo A se contrae más de 2,25 mm, de modo que toda la placa se dirige al núcleo B. La dirección de la tabla cambia, como se muestra en la Figura 2.
Deformación durante la compresión de diferentes placas de núcleo CTE.
De acuerdo con el análisis anterior, la estructura laminada y el tipo de material de la PCB se han distribuido uniformemente, lo que afecta directamente la diferencia de CTE entre diferentes placas de núcleo y láminas de cobre. La diferencia en la contracción durante el proceso de prensado pasará a través de la solidificación del prepreg. El proceso se retiene y eventualmente forma una deformación de la placa PCB.
2.2 Deformación causada durante el procesamiento de PCB.
Las causas de la deformación del proceso de la placa PCB son muy complicadas y se pueden dividir en dos tensiones: tensión térmica y tensión mecánica. La tensión térmica se genera principalmente durante el proceso de prensado, y la tensión mecánica se produce principalmente durante el apilado, manejo y cocción de las placas. Lo siguiente es una breve discusión en el orden del proceso.
Material CCL: CCL es de doble cara, estructura simétrica, sin patrón, la lámina de cobre y la tela de vidrio CTE son casi iguales, por lo que casi no hay deformación causada por diferentes CTE durante el proceso de prensado. Sin embargo, el tamaño de la prensa CCL es grande, y hay una diferencia de temperatura en diferentes áreas de la placa caliente, lo que puede causar ligeras diferencias en la velocidad de curado y el grado de la resina en diferentes regiones durante el proceso de prensado, y la dinámica La viscosidad a diferentes velocidades de calentamiento también tiene una gran diferencia, por lo que también ocurre. Estrés local debido a las diferencias en el proceso de curado. Generalmente, esta tensión mantendrá el equilibrio después del prensado, pero liberará gradualmente la deformación durante el procesamiento futuro.
Ajuste a presión: el proceso de ajuste a presión de PCB es el proceso principal para generar tensión térmica. La deformación debida a diferentes materiales o estructuras se muestra en la sección anterior. Al igual que el revestimiento de cobre revestido, también produce estrés local causado por la diferencia en el proceso de curado. Debido al espesor más grueso, la distribución de varios patrones y más preimpregnados, el estrés térmico es más difícil de eliminar que el laminado revestido. La tensión existente en la PCB se libera en procesos subsiguientes, como taladrar, contornear o asar, lo que resulta en la deformación del panel.
Soldadura, carácter y otros procesos de cocción: como las tintas resistentes a la soldadura no pueden apilarse una con otra cuando se curan, las placas de PCB se colocan en el estante y se curan con una bandeja para hornear. La temperatura de soldadura es de aproximadamente 150 ° C, justo por encima del punto Tg de los materiales de Tg medios y bajos, Tg Por encima del punto, la resina está en un estado elástico alto y la placa se deforma fácilmente bajo la acción de su propio peso o Fuerte viento del horno.
Nivelación de la soldadura de aire caliente: la temperatura normal de la soldadura de la placa caliente es de 225 ° C a 265 ° C, el tiempo es de 3S-6S. La temperatura del aire caliente es de 280 ° C ~ 300 ° C. Cuando se nivela la soldadura, la placa se alimenta al horno de estaño desde la temperatura ambiente y luego se somete a un lavado de agua después del tratamiento a temperatura ambiente dentro de los dos minutos posteriores a la descarga del horno. Todo el proceso de nivelación de soldadura de aire caliente es un proceso de enfriamiento y enfriamiento. Debido al material diferente de la placa de circuito y la estructura desigual, la tensión térmica se producirá inevitablemente durante el proceso de frío y calor, lo que resultará en una deformación microscópica y una deformación general.
Almacenamiento: El almacenamiento del PCB en la etapa semiacabada generalmente se inserta en el estante. El ajuste suelto del estante no es adecuado, o el apilamiento de la tabla durante el almacenamiento causará una deformación mecánica del panel. Especialmente para placas delgadas por debajo de 2,0 mm, el impacto es aún más grave.
Además de los factores anteriores, hay muchos factores que afectan la deformación de la PCB.