Dans la fabrication et l'application de cartes de circuits imprimés, le gauchissement est un facteur important affectant leurs performances et leur fiabilité. La déformation des cartes de circuits imprimés peut non seulement entraîner une mauvaise soudure des composants électroniques, provoquant des pannes de connexion électrique, mais également affecter la précision globale de l'assemblage du produit et réduire la qualité du produit. Par conséquent, la mise en œuvre d’un système efficace de contrôle du gauchissement des cartes de circuits imprimés est d’une importance cruciale pour améliorer la qualité des cartes de circuits imprimés et garantir un fonctionnement stable des appareils électroniques.
1, Analyse des causes de la déformation des cartes de circuits imprimés
Facteurs matériels
Différences dans les caractéristiques des cartes : différents types de cartes de circuits imprimés, telles que les FR-4 communes, les CEM-3, etc., ont des coefficients de dilatation thermique différents. Au cours du processus de fabrication des circuits imprimés, lors du soudage à haute -température et d'autres processus, la dilatation thermique inégale de chaque couche de la carte peut facilement générer des contraintes internes, conduisant à une déformation. Par exemple, la carte FR-4 a un coefficient de dilatation thermique relativement important dans la direction de l'axe Z. Dans les environnements à haute température, l'expansion dans la direction de l'axe Z est supérieure à celle dans les axes X et Y. Cette caractéristique de dilatation anisotrope augmente le risque de déformation.
Liaison d'une feuille de cuivre avec le substrat : La feuille de cuivre, en tant qu'élément clé des circuits portant des cartes de circuits imprimés, peut également affecter le degré de déformation en raison de sa liaison avec le substrat. Si la force de liaison entre la feuille de cuivre et le substrat est inégale pendant le processus de stratification, une séparation ou un déplacement relatif entre la feuille de cuivre et le substrat peut se produire avec des changements de température et des contraintes mécaniques lors du traitement et de l'utilisation ultérieurs, conduisant à une déformation de la carte de circuit imprimé.
Facteurs de conception
Disposition inégale des circuits : Une disposition inégale des circuits sur les cartes de circuits imprimés peut entraîner une répartition inégale des contraintes sur la carte. Si la distribution de la feuille de cuivre dans une certaine zone est trop dense, alors que d'autres zones sont relativement clairsemées, pendant le traitement thermique, la zone dense de la feuille de cuivre absorbe plus de chaleur et se dilate davantage, formant une grande différence de contrainte interne avec la zone clairsemée de la feuille de cuivre, ce qui favorise la déformation de la carte de circuit imprimé. Par exemple, dans la conception des circuits imprimés de certains produits électroniques à haute puissance-, la zone où les dispositifs d'alimentation sont concentrés présente une grande surface de feuille de cuivre et une épaisseur épaisse. Si la disposition n’est pas raisonnable, elle peut facilement provoquer une déformation de la planche dans cette zone.
Inadéquation entre l'épaisseur et la taille du panneau : il existe une certaine relation proportionnelle entre l'épaisseur et la taille du panneau de circuit imprimé. Lorsque l'épaisseur du panneau est trop fine et que ses dimensions sont trop grandes, la rigidité du panneau est insuffisante et il est facilement affecté par les forces externes et les contraintes thermiques pendant le traitement et l'utilisation, entraînant une déformation. Au contraire, si l'épaisseur du panneau est trop grande et la taille trop petite, cela peut augmenter les coûts en raison d'une conception excessive et peut également provoquer une déformation pendant le traitement en raison de la concentration des contraintes.
Facteurs du processus de fabrication
Problème de processus de pressage : le pressage est un processus critique dans la fabrication de cartes de circuits imprimés. Si la température, la pression et le temps de pressage ne sont pas correctement contrôlés, cela peut entraîner une liaison lâche ou inégale entre les couches à l’intérieur du panneau, entraînant des contraintes internes et une déformation. Par exemple, si la température de pressage est trop élevée ou si la vitesse de chauffage est trop rapide, la feuille se ramollira excessivement et aura tendance à se déformer sous pression ; Une pression de compression inégale peut entraîner une liaison incohérente entre les différentes parties de la planche, entraînant une déformation.
2, schéma de contrôle de déformation de la carte PCB
Optimisation du choix des matériaux
Coefficient de dilatation thermique correspondant : lors de la sélection des cartes de circuits imprimés, essayez de choisir des matériaux ayant des coefficients de dilatation thermique similaires dans toutes les directions afin de réduire les contraintes internes causées par les différences de dilatation thermique. Pour certains scénarios d'application nécessitant un gauchissement extrêmement élevé, tels que les cartes de circuits imprimés dans les équipements électroniques aérospatiaux, des matériaux à faible coefficient de dilatation thermique et à faible isotropie, tels que les substrats céramiques, peuvent être envisagés. Pour les produits électroniques ordinaires, le coefficient de dilatation thermique de différents types de cartes FR-4 peut être examiné et comparé pour sélectionner la carte la plus adaptée aux exigences de conception du produit.
Garantir la qualité de la feuille de cuivre et du substrat : sélectionnez une feuille de cuivre et un substrat fiables pour assurer une bonne liaison entre eux. Au cours du processus d'approvisionnement, les normes de qualité des matières premières sont strictement contrôlées et des paramètres tels que la rugosité et la pureté de la feuille de cuivre, la teneur en résine du substrat et la répartition des fibres de verre sont testés. Par exemple, l'utilisation d'une feuille de cuivre avec une surface spécialement traitée peut augmenter son adhérence au substrat et réduire le risque de séparation entre la feuille de cuivre et le substrat lors du traitement.
Prévention dès la phase de conception
Disposition raisonnable des circuits : dans la conception des circuits imprimés, la disposition des circuits doit être aussi uniforme que possible pour éviter que la feuille de cuivre ne soit concentrée dans une certaine zone. Pour les composants à haute puissance et à forte génération de chaleur, ils doivent être raisonnablement dispersés et disposés, et des feuilles de cuivre de dissipation thermique de grande surface doivent être utilisées pour la dissipation thermique, tout en garantissant une répartition uniforme des feuilles de cuivre de dissipation thermique pour équilibrer les contraintes sur la carte pendant le traitement thermique. Par exemple, lors de la conception d'une carte mère d'ordinateur, les lignes d'alimentation et les feuilles de cuivre de dissipation thermique des puces haute -puissance telles que le CPU et le GPU sont réparties uniformément sur la carte mère pour réduire la déformation causée par la densité locale des feuilles de cuivre.
Optimisez le rapport entre l'épaisseur et la taille de la carte : en fonction des exigences d'utilisation réelles de la carte PCB, calculez et déterminez avec précision le rapport optimal entre l'épaisseur et la taille de la carte. Dans le but de répondre aux exigences de performances électriques et de résistance mécanique, choisissez l'épaisseur de plaque appropriée pour améliorer la rigidité de la plaque. Pour les circuits imprimés plus grands, leur capacité anti-déformation peut être améliorée en ajoutant des nervures de renforcement ou en adoptant une structure de carte multi-couche. Par exemple, dans la conception de grandes cartes à circuits imprimés pour équipements de contrôle industriel, des nervures de renforcement sont placées sur les bords et les parties clés de la carte, améliorant ainsi efficacement la rigidité globale de la carte et réduisant le gauchissement.
Amélioration du processus de fabrication
Contrôle précis du processus de pressage : Dans le processus de pressage, des équipements de pressage et des systèmes de contrôle avancés sont utilisés pour contrôler avec précision la température, la pression et le temps de pressage. Développez une courbe de processus de compression raisonnable pour garantir que le panneau est uniformément chauffé et comprimé pendant le processus de compression et que chaque couche est entièrement liée. Par exemple, en utilisant un processus de chauffage segmenté et de liaison à pression constante, la résine coule initialement à une température plus basse pour combler les espaces entre les couches du panneau, puis la température est progressivement augmentée jusqu'à la température de durcissement tout en maintenant une pression stable pour durcir complètement le panneau et réduire la génération de contraintes internes.