La causa principale della deformazione del PCB è la distribuzione non uniforme dello stress e il rilascio incoerente dello stress all'interno della superficie della scheda. Attraverso la collaborazione sull'intera catena di selezione dei materiali, ottimizzazione della progettazione e controllo del processo, la deformazione può essere controllata stabilmente entro i requisiti standard del settore.
La principale fonte di deformazione
Disadattamento delle caratteristiche del materiale: il coefficiente di espansione termica (CTE) del foglio di rame, della resina in fibra di vetro e del substrato ad alta frequenza varia in modo significativo e i tassi di espansione e contrazione durante i cicli di temperatura sono diversi, con conseguente deformazione causata dallo stress interno accumulato. Il CTE nella direzione Z del normale substrato FR-4 può raggiungere 50-70 ppm/grado, che è significativamente diverso dal CTE del foglio di rame a 17 ppm/grado. Il rischio di squilibrio da stress è maggiore negli scenari di pressione mista.
Difetti di layout di progettazione: struttura di impilamento asimmetrica, differenza significativa nella copertura in lamina di rame tra i lati anteriore e posteriore, distribuzione non uniforme del rame su un'ampia area, possono portare direttamente a un restringimento incoerente su entrambi i lati durante il processo di raffreddamento, che è la causa principale della deformazione del pannello multistrato.
Stress del processo di produzione: velocità eccessiva di riscaldamento/raffreddamento durante la fase di pressatura, incisione non uniforme, riscaldamento e raffreddamento improvviso del livellamento della saldatura ad aria calda e scorrimento della scheda sopra il punto Tg durante la cottura della maschera di saldatura introdurranno una grande quantità di stress residuo, che verrà gradualmente rilasciato e causerà deformazioni durante la lavorazione successiva.
Impatti ambientali e di stoccaggio: i PCB sono esposti per lungo tempo ad ambienti ad alta umidità e assorbono umidità. Quando sottoposta a saldatura a rifusione ad alte temperature, l'umidità si espande rapidamente, danneggiando la struttura dell'interstrato e aumentando significativamente la probabilità di deformazione o addirittura delaminazione.
Schema di controllo della deformazione dimensionale completa
1. Controllo della fonte della selezione dei materiali
La priorità dovrebbe essere data alle combinazioni di substrati che corrispondono al coefficiente di espansione termica (CTE). Negli scenari di compressione mista ad alta frequenza, è necessario selezionare il più possibile materiali con CTE sull'asse Z simile, come Rogers RO4835 abbinato a FR-4, che può controllare la deformazione entro lo 0,7%. Schermare rigorosamente substrati ad alta stabilità con struttura interna uniforme e valore Tg maggiore o uguale a 170 gradi per ridurre il rischio di deformazione da un livello fondamentale.
2. Bilancio delle sollecitazioni in fase di progettazione
Implementare rigorosamente il design di impilamento simmetrico, ottenere una simmetria speculare attorno al centro dello spessore della piastra e abbinare perfettamente lo spessore della piastra centrale, il numero di fogli semi-induriti e la distribuzione degli strati di rame. Per le schede multistrato, si consiglia di utilizzare la struttura sandwich "FR-4/piastra centrale ad alta frequenza/FR-4" per contrastare lo stress termico.
Controllare il rapporto dell'area del rame tra i lati anteriore e posteriore entro 1,1:1 per evitare la posa concentrata del rame su un lato. Bilancia il tasso di rame residuo sulla superficie della scheda aggiungendo rame localmente ed elimina il problema dell'assorbimento e della dissipazione del calore non uniformi.
3. Ottimizzazione precisa dei processi produttivi
Il processo di pressatura adotta un processo di riscaldamento segmentato, personalizzato con una curva di temperatura dedicata basata su dati sperimentali DOE, controlla accuratamente la velocità di riscaldamento e il tempo di isolamento, garantisce un flusso uniforme di resina ed evita la concentrazione di stress locale.
Dopo la compressione, viene aggiunto il trattamento di rilascio del calore e la fase di cottura viene eseguita nell'intervallo di temperature di 150-180 gradi per favorire la completa reticolazione e l'indurimento della resina, rilasciare in anticipo lo stress interno residuo e ridurre significativamente il rischio di deformazione durante la lavorazione successiva.
Prima di andare online, il PCB deve essere deumidificato e cotto a 150 gradi/8 ore per eliminare completamente il rischio di deformazione causato dall'assorbimento di umidità della scheda e adattarsi alle condizioni di alta temperatura della saldatura a riflusso senza piombo.
4. Rilevazione e controllo ausiliario
Utilizzando un rilevatore di deformazione laser, basato sugli standard IPC, vengono condotti test di planarità dopo ogni processo critico per stabilire un sistema completo di tracciabilità della qualità del processo. Per piastre sottili di grandi dimensioni e schede di assemblaggio ad alta densità, è supportato da uno speciale supporto per saldatura a rifusione per evitare deformazioni dovute al peso proprio ad alta temperatura.