Hlavnou príčinou deformácie PCB je nerovnomerné rozloženie napätia a nekonzistentné uvoľňovanie napätia na povrchu dosky. Prostredníctvom plnej reťazovej spolupráce pri výbere materiálu, optimalizácii dizajnu a riadení procesov je možné stabilne kontrolovať deformáciu v rámci požiadaviek priemyselného štandardu.
Hlavný zdroj warpage
Nesúlad materiálových charakteristík: Koeficient tepelnej rozťažnosti (CTE) medenej fólie, sklovláknitej živice a vysokofrekvenčného substrátu sa výrazne líši a rýchlosti rozťahovania a zmršťovania pri teplotných cykloch sú rôzne, čo vedie k deformácii spôsobenej nahromadeným vnútorným napätím. CTE v smere Z bežného substrátu FR-4 môže dosiahnuť 50 – 70 ppm/stupeň, čo sa výrazne líši od CTE medenej fólie pri 17 ppm/stupeň. Riziko stresovej nerovnováhy je vyššie v scenároch so zmiešaným tlakom.
Chyby dizajnu: Asymetrická skladacia štruktúra, významný rozdiel v pokrytí medenou fóliou medzi prednou a zadnou stranou, nerovnomerné rozloženie medi na veľkej ploche môže priamo viesť k nekonzistentnému zmršťovaniu na oboch stranách počas procesu chladenia, čo je hlavnou príčinou deformácie viacvrstvovej dosky.
Napätie vo výrobnom procese: Nadmerná rýchlosť zahrievania/chladenia počas lisovania, nerovnomerné leptanie, náhle zahrievanie a ochladzovanie spájkovania horúcim vzduchom a tečenie dosky nad bod Tg počas pečenia spájkovacej masky spôsobí veľké množstvo zvyškového napätia, ktoré sa postupne uvoľní a spôsobí deformáciu počas následného spracovania.
Vplyvy na životné prostredie a skladovanie: PCB sú dlhodobo vystavené prostrediam s vysokou vlhkosťou a absorbujú vlhkosť. Pri spájkovaní pretavením pri vysokých teplotách vlhkosť rýchlo expanduje, poškodzuje štruktúru medzivrstvy a výrazne zvyšuje pravdepodobnosť deformácie alebo dokonca delaminácie.
Plnorozmerná schéma kontroly deformácie
1. Zdrojová kontrola výberu materiálu
Prednosť by mali mať kombinácie substrátov, ktoré zodpovedajú koeficientu tepelnej rozťažnosti (CTE). V scenároch vysokofrekvenčnej zmiešanej kompresie by sa mali čo najviac vyberať materiály s podobným CTE na osi Z, ako napríklad Rogers RO4835 spárovaný s FR-4, ktorý dokáže kontrolovať deformáciu v rozmedzí 0,7 %. Prísne preosievajte vysokostabilné substráty s jednotnou vnútornou štruktúrou a hodnotou Tg väčšou alebo rovnou 170 stupňom, aby ste znížili riziko deformácie od základnej úrovne.
2. Rovnováha stresu počas fázy návrhu
Striktne implementujte dizajn symetrického stohovania, dosiahnite zrkadlovú symetriu okolo stredu hrúbky dosky a dokonale zladte hrúbku jadrovej dosky, počet polovytvrdených plechov a rozloženie medených vrstiev. Pri viacvrstvových doskách sa odporúča použiť sendvičovú štruktúru „FR-4/high-frequency core plate/FR-4“, ktorá pôsobí proti tepelnému namáhaniu.
Kontrolujte pomer medených plôch medzi prednou a zadnou stranou v rozmedzí 1,1:1, aby ste zabránili ukladaniu koncentrovanej medi na jednej strane. Vyvážte pomer zvyškovej medi na povrchu dosky lokálnym pridávaním medi a eliminujte problém nerovnomernej absorpcie a rozptylu tepla.
3. Presná optimalizácia výrobných procesov
Proces lisovania využíva segmentovaný proces zahrievania, prispôsobený vyhradenej teplotnej krivke založenej na experimentálnych údajoch DOE, presne riadi rýchlosť zahrievania a čas izolácie, zabezpečuje rovnomerný tok živice a zabraňuje lokálnej koncentrácii napätia.
Po stlačení sa pridá tepelná úprava a postupné pečenie sa vykonáva v teplotnom rozsahu 150-180 stupňov, aby sa podporilo úplné zosieťovanie a vytvrdenie živice, vopred sa uvoľnilo zvyškové vnútorné napätie a výrazne sa znížilo riziko deformácie počas následného spracovania.
Pred pripojením k internetu by sa PCB mala odvlhčiť a vypáliť pri 150 stupňoch / 8 hodín, aby sa úplne eliminovalo nebezpečenstvo deformácie spôsobené absorpciou vlhkosti dosky a aby sa prispôsobili podmienkam vysokej teploty bezolovnatého spájkovania pretavením.
4. Detekcia a pomocné ovládanie
Pomocou laserového detektora deformácie, ktorý je založený na štandardoch IPC, sa po každom kritickom procese vykonáva testovanie rovinnosti, aby sa vytvoril systém sledovania kvality celého procesu. Pre veľké tenké dosky a montážne dosky s vysokou hustotou je podporovaný špeciálnym nosičom pre spájkovanie, aby sa zabránilo deformácii v dôsledku vlastnej hmotnosti pri vysokej teplote.