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È fondamentale mantenere Planarità del PCB per il posizionamento dei componenti, la saldatura e l'affidabilità a lungo termine. L'inarcamento e la torsione sono due tipi comuni di fenomeni di deformazione dei circuiti stampati che possono comparire durante la lavorazione, l'immagazzinamento o l'uso del materiale. assemblea. In questo articolo, PCB ELE spiega cosa sono l'arco e la torsione, come sono definiti negli standard di produzione e come ottenere PCB piatti e affidabili.
Che cosa sono l'arco e la torsione nei PCB?
Arco è il termine che indica una curva uniforme da un'estremità all'altra della tavola. Si tratta quindi di una tavola che compie un leggero arco, formando una forma a "U" poco profonda.
Torsione è una torsione degli angoli della tavola in modo che non siano più sullo stesso piano e la tavola abbia una forma a cavatappi.
Entrambi i difetti sono classificati come deformazioni problemi per quanto riguarda la planarità del PCB e può portare a una posizione errata dei componenti, a un giunto di saldatura aperto o addirittura a un cortocircuito.
Perché controllare PCB La deformazione è importante?
Una significativa curvatura o torsione della forma dei circuiti stampati causa una serie di problemi durante la lavorazione. fabbricazione, l'assemblaggio e le prestazioni della scheda:
Incidono sull'efficienza dell'assemblaggio: Una planarità del PCB inferiore alla norma può ostacolare il posizionamento dei componenti più piccoli a montaggio superficiale e impedire che i conduttori dei componenti si inseriscano correttamente nei fori passanti placcati, con conseguente aumento degli errori di assemblaggio e riduzione della resa produttiva.
Riduzione dell'affidabilità: La deformazione non solo causa problemi immediati di assemblaggio, ma influisce anche sull'affidabilità e sulle prestazioni del PCB nel tempo. Le continue sollecitazioni e il disallineamento possono portare a guasti graduali, con conseguente degrado delle prestazioni e fallimento precoce del prodotto.
Rischio di danni durante il montaggio: Un montaggio errato può causare danni ai componenti o il loro disallineamento, compromettendo ulteriormente la qualità complessiva della scheda.
Problemi di esposizione elettrica: L'inarcamento e la torsione del PCB possono anche causare problemi di contatto elettrico, come la rottura di un cavo di alimentazione. vias o giunti di saldatura scadenti.
Il limite accettabile di PCB Guasto
Poiché l'arco e la torsione sono per lo più inevitabili nella produzione di PCB, l'obiettivo dovrebbe essere quello di controllarli entro limiti accettabili piuttosto che cercare di eliminarli completamente. L'industria segue le norme IPC-A-600 o IPC-6012 per definire i livelli accettabili di tolleranza di arco e torsione nei PCB.
IPC-A-600: Consente una deformazione della scheda SMT fino a 0,75% e 1,5%. Foro passante e MTEG misto.
IPC-6012: Specifica i requisiti di qualificazione e prestazione. Stabilisce i limiti di planarità per le tavole finali.
Le norme dettagliate e la formula per calcolare la deformazione sono riportate di seguito:
| Arco | Torsione | |||
| Percentuale limite | Formula di calcolo | Percentuale limite | Formula di calcolo | |
| Circuito stampato (senza parti SMD) | 1.50% | Lato lungo: Lato corto: L = Lunghezza della scheda RL e RW = dimensioni dello spessimetro/spinometro Go/No-Go per la lunghezza e la larghezza del PCB rispettivamente | 1.50% | R = 2 (D)(T)/100 D = Misura diagonaleT = Limite di torsione %R = Misura dello spessimetro/perno Go/No-Go |
| Circuito stampato (con parti SMD) | 0.75% | 0.75% | ||
Cosa provoca l'inarcamento e la torsione dei PCB?
L'identificazione della causa principale della deformazione è fondamentale per garantire il successo della produzione di PCB di alta qualità. Le cause comuni di incurvamento e torsione sono le seguenti:
Squilibrio dei materiali (strati di rame o dielettrici non uguali): Un progetto ottimale di PCB prevede la distribuzione della potenza dell'IO sul rame e sullo spessore del dielettrico. Se un lato della scheda è pesantemente appesantito dal rame o ha strati dielettrici più spessi, introduce sollecitazioni meccaniche non uniformi durante i cicli termici.
Pannello sbilanciato Layout: Se le parti pesanti o le tracce di rame non sono distribuite uniformemente sul layout del PCB, si verifica uno sbilanciamento locale del peso e del calore. Questo può distorcere la scheda durante la saldatura. Inoltre, una pannellatura e dei ritagli non regolari possono generare sollecitazioni in un punto specifico, causando torsioni o archi.
Raffreddamento non uniforme dovuto alla laminazione o alla saldatura: L'impilamento del PCB può coinvolgere materiali con coefficienti variabili di espansione termica (CTE). Nella produzione di PCB, diversi strati vengono combinati per formare un sistema integrale mediante pressione e calore (laminazione). Se un lato si raffredda più rapidamente dell'altro, la differenza di temperatura crea tensioni che possono causare la deformazione o la torsione della tavola.
Assorbimento dell'acqua nello stoccaggio: I PCB utilizzano materiali come FR4 che possono assorbire l'umidità. Se si superano le temperature critiche, gli strati generano vapore (per evaporazione dell'acqua intrappolata) e pressione, con un'esplosione di popcorn all'interno degli strati. Se la scheda è ancora sottoposta a calore elevato (come nel caso del reflow), può provocare delaminazione, deformazione e perfino crepe.
Pressione di gestione inadeguata: Una lavorazione incauta, come l'impilamento senza supporto, la flessione durante l'ispezione o lo stoccaggio in posizione verticale, può causare deformazioni permanenti. Anche forze relativamente deboli sostenute per lungo tempo (come il peso di unità impilate senza un supporto piatto) possono introdurre microflessioni che, a loro volta, si trasformano in macro-arcuature o torsioni durante la lavorazione termica.
Modi per ridurre al minimo i fiocchi e le torsioni
Processo di progettazione
Il mantenimento della simmetria del layout del PCB aiuta a distribuire le sollecitazioni termiche del processo di produzione. I metodi prevedono:
- Bilanciamento del disegno del rame e dell'area del circuito di ogni strato della scheda.
Assicurarsi che il rame (strato di distribuzione) e gli strati dielettrici siano simmetrici. Evitare di utilizzare strati di rame molto alti su un lato. I progettisti devono anche gestire la distribuzione termica, la dispersione dell'assemblaggio e la disposizione dei componenti per ridurre la deformazione. Per alleggerire le sollecitazioni, è necessario prevedere spazi liberi per l'instradamento e fori di localizzazione per la lavorazione.
- Assicurarsi che le tavole dei livelli siano prodotti della stessa azienda.
I consigli di amministrazione di PCB a più strati dovrebbero avere le stesse specifiche per mantenere la qualità. Se lo spessore dei pannelli è diverso, è facile che si stacchino durante la laminazione.
- Utilizzo di un sistema bilanciato accatastamento progetti.
Il produttore di PCB deve selezionare i preimpregnati e il nucleo più resistenti e la costruzione deve essere 100% simmetrica, al fine di ottenere una maggiore stabilità. ELE PCB fornisce un servizio professionale di progettazione di PCB e i nostri esperti garantiscono la praticabilità dei layout.
Processo di produzione
- Selezionare i materiali adeguati
Scegliere laminati con CTE (coefficiente di dilatazione termica) simile e alta Tg per sostenere lo stress termico.
- Pre-cottura dei pannelli quando necessario
Per i pannelli sensibili all'umidità, la precottura (camera) a 120-150°C può asciugare la tavola, riducendo il rischio di deformazione in riflusso.
- Riscaldamento e raffreddamento Controllo
Assicurarsi che le rampe di riscaldamento e raffreddamento rimangano entro i limiti del materiale. Applicare calore e pressione costanti durante il processo di pressatura e il raffreddamento deve essere uniforme per evitare tensioni.
Processo di stoccaggio
- Mantenere una corretta PCB Immagazzinamento
Conservare i PCB in condizioni di temperatura adeguate. Conservarli in vaschette piatte (senza appoggiarsi), tenerli al riparo e al chiuso (all'asciutto) e non lasciarli in luoghi dove possano assorbire umidità.
Metodi di fissaggio dell'arco e della torsione
Se le schede sono deformate, è meglio trovare le cause e cercare di evitare queste azioni la volta successiva. Tuttavia, se il valore della scheda è elevato, di seguito sono riportati diversi metodi di riferimento:
Cuocere nuovamente e appiattire
Mettere il PCB attorcigliato tra due pezzi di metallo piatti o in una pressa e cuocere a una temperatura modesta. In questo modo si possono rilasciare le tensioni interne e riportare il materiale in piano.
Appiattimento manuale dei prototipi
Se la situazione è meno critica (o se si tratta di un prototipo), è possibile utilizzare una pistola termica e dei morsetti per appiattire con cura la scheda. Non è consigliato per i sistemi di produzione.
Pressatura meccanica con calore
La deformazione può essere corretta presso gli impianti industriali di riparazione dei PCB utilizzando sistemi di pressatura a caldo. Questa tecnica richiede una stretta supervisione per evitare la delaminazione.
Saldatura Regolazione dell'incollamento
Nel caso in cui la deformazione sia minima, l'impiego dello spessore regolabile dello stencil o del volume della matrice può essere utilizzato come strumento per la produzione di un'immagine. saldare pasta permette di livellare il dislivello e di completare il montaggio.
Conclusione
L'inarcamento e la torsione dei PCB possono causare gravi problemi di allineamento e di funzionamento durante la produzione di PCB. Le origini e le misure correttive appropriate durante la progettazione, la produzione e lo stoccaggio possono essere notevolmente minimizzate.
Utilizzando processi di alta precisione e affidabilità substratiIn combinazione con i rigidi sistemi di controllo della temperatura e la tecnologia di laminazione multistrato, ELE PCB garantisce Rilevamento della deformazione dei PCB durante l'intero processo per una planarità leader nel settore. Il nostro bassissimo tasso di deformazione garantisce l'affidabilità del prodotto e facilita la progettazione di progetti elettronici.
Contattateci per ottenere i vostri PCB di alta qualità!
Domande frequenti
A1:
Il metodo a tre punti, il metodo shadow moiré e la scansione laser sono tecniche comunemente utilizzate per misurare la deformazione dei PCB.
A2:
Sì. Le schede contorte portano a un posizionamento errato dei pezzi durante il pick-and-place. Le macchine SMT richiedono una superficie piana; se questa si deforma, i pezzi saranno fuori posto e le giunzioni di saldatura risulteranno scadenti. È possibile risolvere il problema con:
Superficie piana e spessimetro per verificare la presenza di deformazioni.
Le tavole possono essere precotte e ripressate in piano.
A3:
Assolutamente sì. L'FR4 e altri laminati possono assorbire umidità. L'umidità si trasforma in vapore durante il riflusso, generando una pressione interna che può anche deformare i pezzi.
A4:
Sì. Le schede più spesse (ad esempio, 2,0 mm contro 1,6 mm) sono più rigide e meno soggette a deformazioni. Ma questo aumenta il costo e l'impedenza o il peso possono essere un problema. Utilizzatela solo se:
La vostra applicazione lo richiede (ad esempio, le schede di alimentazione).
Non è possibile rielaborare l'aspetto della simmetria dello stack-up.
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