Технология PCB - Причины и способы предотвращения коробления печатных плат

Анализ деформации печатной платы

(1) Вес самой печатной платы приводит к проседанию и деформированию печатной платы.

Как правило, в печи для оплавления печатной платы используется цепь для перемещения печатной платы вперед в печи для оплавления, то есть две стороны печатной платы служат точкой опоры для всей печатной платы. если на печатной плате имеются более тяжелые детали или размер печатной платы слишком велик, то из-за большого количества затравок посередине появится углубление, которое приведет к деформации платы.

(2) Глубина и расположение V-образного выреза влияют на деформацию пазла.

По сути, V-образный вырез является основной причиной повреждения структуры печатной платы. Поскольку V-образный вырез прорезает пазы в исходном крупногабаритном изделии, V-образный вырез подвержен деформации.

(3) Анализ влияния прессования материалов, структуры и графики на деформацию панели.

Печатная плата состоит из платы-сердечника, препрега и внешнего слоя из медной фольги. Когда плата-сердечник и медная фольга прижимаются друг к другу, они подвергаются термическому деформированию. Степень деформации зависит от коэффициента теплового расширения (КТР) этих двух материалов;

Коэффициент теплового расширения (КТР) медной фольги составляет примерно 17Х10-6;

CTE обычной подложки из FR-4 составляет (50~70)X10-6 в направлении Z в точке Tg;

Выше точки TG составляет (250~350)X10-6. Благодаря наличию стеклоткани CTE в направлении X в целом аналогичен CTE в направлении X в медной фольге.

(4) Коробление, вызванное обработкой печатных плат

Причины коробления при обработке печатных плат очень сложны и могут быть разделены на термические и механические воздействия. Термические воздействия в основном возникают в процессе прессования, в то время как механические воздействия в основном возникают в процессе укладки, транспортировки и выпекания печатных плат.Ниже приводится краткое описание последовательности процесса.

Поступающий ламинат: Ламинат представляет собой двустороннюю печатную плату с симметричной структурой и без графики.CTE медной фольги и стеклоткани практически одинаковы, поэтому в процессе прессования практически не происходит деформации, вызванной различными CTE. Однако пресс для ламинирования имеет большие размеры и существует разница температур между различными участками нагревательной плиты, что приводит к незначительной разнице в скорости отверждения и степени впитывания смолы в разных участках в процессе прессования.В то же время динамическая вязкость при разных скоростях нагрева также сильно отличается, поэтому из-за различных методов отверждения также возникает локальное напряжение. Как правило, после прессования это напряжение уравновешивается, но постепенно уменьшается в ходе последующей обработки, что приводит к короблению.

Прессование: прессование печатных плат является основным процессом, вызывающим тепловое напряжение. В предыдущем разделе анализировалось деформирование, вызванное различными материалами или конструкциями. Как и при прессовании ламината, существуют локальные напряжения, вызванные различными процессами отверждения.Печатные платы подвержены большим термическим нагрузкам, чем ламинаты, и их труднее устранить из-за большей толщины, более разнообразного распределения рисунка и большего количества препрегов.Напряжения в печатной плате снимаются в ходе последующих процессов сверления, формования или запекания, что приводит к деформации печатной платы.

Процесс запекания паяльной маски, символов и т.д.: Поскольку чернила для паяльной маски нельзя накладывать друг на друга во время отверждения, печатную плату помещают на решетку и запекают до отверждения.Температура паяльной маски составляет около 150°C, что чуть выше температуры Tg и температуры Tg материалов со средним и низким содержанием Tg. Вышеуказанная смола обладает высокой эластичностью, и плата подвержена короблению под действием собственного веса или под действием сильного ветра в печи.

Выравнивание горячим воздухом: При обычном выравнивании печатной платы горячим воздухом температура оловянной печи составляет 225℃ ~ 265℃, а время - 3-6 секунд.Температура горячего воздуха составляет 280℃ ~ 300℃.После выравнивания припоем печатная плата помещается в оловянную печь комнатной температуры, а затем промывается при комнатной температуре в течение двух минут после выхода из печи. Весь процесс выравнивания горячим воздухом заключается в одновременном нагреве и охлаждении. Из-за различных материалов и неравномерной структуры печатных плат в процессе охлаждения и нагрева неизбежно возникает термическое напряжение, приводящее к микроповреждениям и общей деформации.

Хранение: Печатные платы на стадии хранения полуфабриката, как правило, плотно вставляются в стеллажи, регулировка натяжения стеллажей не подходит, или процесс укладки печатных плат в штабель может привести к механическому деформированию платы. Особенно это касается тонких плат толщиной менее 2,0 мм, где воздействие более серьезное.

Помимо вышеперечисленных факторов, существует множество других факторов, влияющих на деформацию печатной платы.

Деформация печатной платы

Предотвращение деформации печатной платы

Деформация печатной платы оказывает большое влияние на производство печатных плат. Деформация также является одной из важных проблем при производстве печатных плат. Печатная плата с компонентами после пайки деформируется, и трудно аккуратно выровнять контакты компонентов. печатная плата не может быть установлена в корпус или гнезда внутри машины, поэтому деформация печатной платы повлияет на нормальную работу всего последующего процесса. На данном этапе печатные платы вступают в эпоху поверхностного монтажа и монтажа на микросхеме, и требования к процессу деформации печатных плат становятся все выше и выше. Поэтому нам нужно выяснить причины, которые помогут устранить деформацию в середине процесса.

1.Технический дизайн: При проектировании печатной платы следует обратить внимание на: A. Расположение слоев препрега должно быть симметричным, например, шестислойная плата, толщина от 1-2 до 5-6 слоев, количество слоев препрега должно быть одинаковым, в противном случае слои легко деформируются после прессования. b . Многослойность.-многослойные платы с сердцевиной и препрег следует использовать с изделиями одного и того же поставщика. c. Наружные слои со стороны А и со стороны В области рисунка схемы должны быть как можно ближе друг к другу. Если сторона А имеет большую медную поверхность, а сторона В имеет всего несколько линий, то после травления доска будет легко деформироваться. Если есть большая разница в площади линий с обеих сторон, вы можете добавить несколько независимых сеток с меньшей стороны, чтобы уравновесить это.

2.Сушка доски перед резкой: Цель сушки доски перед резкой ламината (150 градусов Цельсия, время 8±2 часа) состоит в том, чтобы удалить влагу из доски и в то же время обеспечить полное отверждение доски в смоле, а также дальнейшее устранение остаточного напряжения в ламинате. правление. Это помогает предотвратить деформацию печатной платы. В настоящее время многие печатные платы двухсторонние. Многослойные платы также требуют запекания до или после резки. Однако есть некоторые исключения.Современные требования к времени высыхания печатных плат противоречивы и составляют от 4 до 10 часов. Рекомендуется, чтобы это зависело от сорта производимой плиты и требований заказчика к короблению. Разрежьте доски на куски и запеките их или запеките и выгрузите. Возможны оба способа. Рекомендуется запекать панели после резки. Внутренние панели также должны быть пропечены.

3.Продольное и широтное направление препрега: После ламинирования препрега скорость усадки в продольном и широтном направлениях различна, поэтому при выгрузке и ламинировании необходимо различать продольное и широтное направление.В противном случае это легко приведет к короблению готовой формы после ламинирования, и это будет трудно исправить, даже если приложить усилие к доске для выпечки. Причина коробления многослойных досок заключается в том, что при ламинировании препреги не различаются по продольному и широтному направлениям и укладываются беспорядочно. Как отличить широту от долготы? Для рулонных препрегов направление прокатки - это направление основы, а направление ширины - широтное направление; для панелей из медной фольги длинная сторона соответствует широтному направлению, а короткая сторона - направлению основы. Если вы не уверены.

4.Снятие напряжения после ламинирования: Выньте многослойные доски горячего и холодного прессования, срежьте заусенцы или отшлифуйте их, а затем положите их ровными в духовку при температуре 150 градусов Цельсия на 4 часа, чтобы постепенно снять напряжение в слоях досок. Этот этап не следует пропускать, чтобы доска и смола полностью затвердели.

5.Тонкое пластинчатое покрытие необходимо выпрямить: ультратонкую многослойную пластину толщиной 0,4 ~ 0,6 мм следует использовать для нанесения покрытия на поверхность и нанесения рисунка специальными роликами-скоросшивателями.Тонкая пластина, закрепленная в автоматической линии нанесения покрытия на линии для листовок, представляет собой круглую планку, которая соединяет всю линию для листовок на ролике для папок, так что вся печатная плата на ролике выпрямляется, так что покрытая печатная плата не деформируется.Если таких мер не принять, то после нанесения 20-30-микронного слоя меди доска покоробится, и это будет трудно исправить.

6.Выравнивание горячим воздухом после охлаждения печатной платы: выравнивание горячим воздухом, когда плата подвергается воздействию высокой температуры в ванне для припоя (около 250 градусов Цельсия). После извлечения печатную плату следует поместить на плоскую мраморную или стальную пластину для естественного охлаждения, а затем отправить в постпроцессорную установку для очистки. Это помогает предотвратить деформацию печатной платы. На некоторых фабриках для улучшения блеска свинцово-серебряной поверхности печатную плату сразу после обдува горячим воздухом помещают в холодную воду, а затем через несколько секунд вынимают для последующей обработки. Такой удар горячим/холодным воздухом может привести к деформации печатной платы в некоторых случаях. Это может привести к деформированию, расслаиванию или образованию пузырей на некоторых типах печатных плат. Кроме того, для охлаждения на оборудовании может быть установлен слой с воздушным охлаждением.

7.Устранение коробления печатных плат: На хорошо управляемом заводе печатные платы при окончательной проверке проверяются на 100% ровность.Все некачественные ПХД будут отобраны и помещены в духовку при температуре 150 градусов Цельсия, где они будут выпекаться под большим давлением в течение 3-6 часов, а затем естественным образом охлаждаться под большим давлением. Затем выньте печатную плату из-под прессования и проверьте плоскостность, это поможет сохранить часть печатной платы, некоторые печатные платы необходимо пропечь и выровнять два-три раза, чтобы они стали плоскими. Пневматическая машина для выравнивания печатных плат Shanghai Huabao была использована компанией Shanghai Bell для устранения деформации печатных плат. Если вы не примете вышеуказанные меры по предотвращению коробления, часть печатных плат для запекания и прессования окажется бесполезной и может быть только утилизирована.