Galvenais PCB deformācijas cēlonis ir nevienmērīgs sprieguma sadalījums un nekonsekventa spriedzes atbrīvošanās plāksnes virsmā. Izmantojot pilnu ķēdes sadarbību materiālu atlasē, dizaina optimizācijā un procesa kontrolē, deformāciju var stabili kontrolēt atbilstoši nozares standarta prasībām.
Galvenais deformācijas avots
Materiāla raksturlielumu neatbilstība: vara folijas, stikla šķiedras sveķu un augstfrekvences substrāta termiskās izplešanās koeficients (CTE) ievērojami atšķiras, un izplešanās un saraušanās ātrums temperatūras ciklā ir atšķirīgs, kā rezultātā rodas deformācija, ko izraisa uzkrātais iekšējais spriegums. Parastā FR-4 substrāta Z-virziena CTE var sasniegt 50–70 ppm/grādi, kas būtiski atšķiras no vara folijas CTE pie 17 ppm/grāda. Stresa nelīdzsvarotības risks ir lielāks jaukta spiediena scenārijos.
Dizaina izkārtojuma defekti: asimetriska sakraušanas struktūra, būtiska atšķirība vara folijas pārklājumā starp priekšējo un aizmugurējo malu, nevienmērīgs vara sadalījums lielā laukumā, var tieši izraisīt nevienmērīgu saraušanos abās pusēs dzesēšanas procesa laikā, kas ir galvenais daudzslāņu plātņu deformācijas iemesls.
Ražošanas procesa spriegums: pārmērīgs sildīšanas/dzesēšanas ātrums presēšanas stadijā, nevienmērīga kodināšana, karstā gaisa lodēšanas izlīdzināšanas pēkšņa karsēšana un dzesēšana, kā arī plātnes šļūde virs Tg punkta lodēšanas maskas cepšanas laikā radīs lielu atlikušo spriegumu, kas pakāpeniski atbrīvosies un izraisīs deformāciju turpmākās apstrādes laikā.
Ietekme uz vidi un uzglabāšanu: PCB ilgstoši tiek pakļauti augsta mitruma videi un absorbē mitrumu. Augstas temperatūras lodēšanas laikā mitrums strauji izplešas, bojājot starpslāņa struktūru un ievērojami palielinot deformācijas vai pat atslāņošanās iespējamību.
Pilna izmēra deformācijas kontroles shēma
1. Materiālu izvēles avota kontrole
Prioritāte jāpiešķir substrātu kombinācijām, kas atbilst termiskās izplešanās koeficientam (CTE). Augstfrekvences jauktās saspiešanas scenārijos pēc iespējas vairāk jāizvēlas materiāli ar līdzīgu Z ass CTE, piemēram, Rogers RO4835, kas savienots pārī ar FR-4, kas var kontrolēt deformāciju 0,7% robežās. Stingri sijājiet augstas stabilitātes pamatnes ar vienmērīgu iekšējo struktūru un Tg vērtību, kas ir lielāka vai vienāda ar 170 grādiem, lai samazinātu deformācijas risku no pamata līmeņa.
2. Stresa līdzsvars projektēšanas posmā
Stingri īstenojiet simetrisko sakraušanas dizainu, panākiet spoguļa simetriju ap plāksnes biezuma centru un perfekti saskaņojiet serdes plāksnes biezumu, daļēji sacietējušo lokšņu skaitu un vara slāņu sadalījumu. Daudzslāņu plāksnēm ieteicams izmantot "FR-4/augstfrekvences serdes plāksne/FR-4" sviestmaižu struktūru, lai neitralizētu termisko spriegumu.
Kontrolējiet vara laukuma attiecību starp priekšējo un aizmugurējo malu robežās 1,1:1, lai izvairītos no koncentrēta vara klāšanas vienā pusē. Līdzsvarojiet atlikušā vara daudzumu uz dēļa virsmas, lokāli pievienojot varu, un novērsiet nevienmērīgas siltuma absorbcijas un izkliedes problēmu.
3. Precīza ražošanas procesu optimizācija
Presēšanas procesā tiek izmantots segmentēts sildīšanas process, kas pielāgots ar īpašu temperatūras līkni, pamatojoties uz DOE eksperimentālajiem datiem, precīzi kontrolē sildīšanas ātrumu un izolācijas laiku, nodrošina vienmērīgu sveķu plūsmu un izvairās no lokālas spriedzes koncentrācijas.
Pēc saspiešanas tiek pievienota termiskā izdalīšanās apstrāde, un temperatūras diapazonā no 150 līdz 180 grādiem tiek veikta pakāpeniska cepšana, lai veicinātu pilnīgu sveķu šķērssavienojumu un sacietēšanu, iepriekš atbrīvotu atlikušo iekšējo spriegumu un ievērojami samazinātu deformācijas risku turpmākās apstrādes laikā.
Pirms pievienošanās tiešsaistē, PCB ir jāizžāvē un jācep 150 grādu/8 stundu temperatūrā, lai pilnībā novērstu deformācijas risku, ko izraisa plāksnes mitruma uzsūkšanās, un pielāgotos augstas temperatūras apstākļiem bezsvina lodēšanas laikā.
4. Atklāšana un palīgkontrole
Izmantojot lāzera deformācijas detektoru, pamatojoties uz IPC standartiem, pēc katra kritiskā procesa tiek veikta plakanuma pārbaude, lai izveidotu pilnu procesa kvalitātes izsekojamības sistēmu. Liela izmēra plānām plāksnēm un augsta blīvuma montāžas plāksnēm to atbalsta īpašs lodēšanas turētājs, lai izvairītos no deformācijas pašsvara dēļ augstā temperatūrā.