Painettujen piirilevyjen valmistuksessa ja sovelluksissa vääntyminen on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa niiden suorituskykyyn ja luotettavuuteen. PCB-levyn vääntyminen ei voi johtaa ainoastaan elektronisten komponenttien huonoon juottamiseen, mikä aiheuttaa sähköliitäntöjen vikoja, vaan myös vaikuttaa tuotteen yleiseen kokoonpanotarkkuuteen ja heikentää tuotteen laatua. Siksi tehokkaan piirilevyn vääntymisen valvontajärjestelmän käyttöönotto on ratkaisevan tärkeää piirilevyn laadun parantamiseksi ja elektronisten laitteiden vakaan toiminnan varmistamiseksi.
1, PCB-levyn vääntymisen syiden analyysi
Aineelliset tekijät
Erot levyjen ominaisuuksissa: Eri tyyppisillä piirilevylevyillä, kuten tavallisilla FR-4, CEM-3 jne., on erilaiset lämpölaajenemiskertoimet. Piirilevyn valmistusprosessin aikana korkean lämpötilan hitsauksen ja muiden prosessien aikana levyn jokaisen kerroksen epätasainen lämpölaajeneminen voi helposti aiheuttaa sisäistä jännitystä, mikä johtaa vääntymiseen. Esimerkiksi FR-4-levyllä on suhteellisen suuri lämpölaajenemiskerroin Z-akselin suunnassa. Korkean lämpötilan ympäristöissä laajeneminen Z-akselin suunnassa on suurempi kuin X- ja Y-akselilla. Tämä anisotrooppinen laajenemisominaisuus lisää vääntymisriskiä.
Kuparifolion liittäminen alustaan: Kuparifolio, joka on keskeinen osa piirilevyn siirtopiirejä, voi myös vaikuttaa vääntymisasteeseen, koska se sitoutuu alustaan. Jos kuparikalvon ja alustan välinen sidosvoima on epätasainen laminointiprosessin aikana, kuparifolion ja alustan välinen ero tai suhteellinen siirtymä voi tapahtua lämpötilan muutosten ja mekaanisen rasituksen seurauksena myöhemmän käsittelyn ja käytön aikana, mikä johtaa piirilevyn vääntymiseen.
Suunnittelutekijät
Epätasainen piiriasettelu: Epätasainen piiriasettelu piirilevyillä voi johtaa epätasaiseen jännitysjakaumaan kortilla. Jos kuparifolion jakautuminen tietyllä alueella on liian tiheä, kun taas muut alueet ovat suhteellisen harvat, lämpökäsittelyn aikana kuparifolion tiheä alue imee enemmän lämpöä ja laajenee suuremmassa määrin muodostaen suuren sisäisen jännityseron kuparifolion harvaan alueeseen, mikä edistää piirilevyn vääntymistä. Esimerkiksi joidenkin suuritehoisten-elektroniikkatuotteiden piirilevyjen suunnittelussa teholaitteiden keskittymisalueella on suuri kuparikalvo ja paksuus. Jos asettelu ei ole kohtuullinen, se voi helposti aiheuttaa levyn muodonmuutoksia kyseisellä alueella.
Levyn paksuuden ja koon välinen ristiriita: Piirilevyn paksuuden ja koon välillä on tietty suhteellinen suhde. Kun levyn paksuus on liian ohut ja koko liian suuri, levyn jäykkyys on riittämätön ja siihen vaikuttavat helposti ulkoiset voimat ja lämpöjännitys käsittelyn ja käytön aikana, mikä johtaa vääntymiseen. Päinvastoin, jos levyn paksuus on liian suuri ja koko liian pieni, se voi nostaa kustannuksia liiallisesta suunnittelusta ja voi myös aiheuttaa vääntymistä käsittelyn aikana jännityskeskittymän vuoksi.
Valmistusprosessin tekijät
Painoprosessikysymys: Puristus on kriittinen prosessi piirilevyjen valmistuksessa. Jos puristuslämpötilaa, painetta ja aikaa ei säädetä kunnolla, se voi johtaa löysään tai epätasaiseen sidostukseen levyn sisällä olevien kerrosten välillä, mikä johtaa sisäiseen jännitykseen ja vääntymiseen. Esimerkiksi jos puristuslämpötila on liian korkea tai kuumennusnopeus liian nopea, arkki pehmenee liikaa ja on altis muodonmuutokselle paineen alaisena; Epätasainen puristuspaine voi johtaa epäjohdonmukaiseen liimaukseen levyn eri osien välillä, mikä johtaa vääntymiseen.
2, pcb-levyn vääntymisen ohjausjärjestelmä
Materiaalin valinnan optimointi
Sopiva lämpölaajenemiskerroin: Kun valitset piirilevylevyjä, yritä valita materiaaleja, joilla on samanlaiset lämpölaajenemiskertoimet kaikkiin suuntiin vähentääksesi lämpölaajenemiseroista aiheutuvaa sisäistä jännitystä. Joissakin käyttöskenaarioissa, jotka vaativat erittäin suurta vääntymistä, kuten piirilevyt ilmailu- ja avaruuslaitteiden elektronisissa laitteissa, voidaan harkita materiaaleja, joilla on alhainen lämpölaajenemiskerroin ja isotropia, kuten keraamiset alustat. Tavallisissa elektroniikkatuotteissa eri tyyppisten FR-4-levyjen lämpölaajenemiskerroin voidaan seuloa ja verrata valita levy, joka sopii paremmin tuotesuunnittelun vaatimuksiin.
Varmista kuparikalvon ja alustan laatu: Valitse luotettava kuparikalvo ja alusta varmistaaksesi hyvän liitoksen niiden välillä. Hankintaprosessin aikana raaka-aineiden laatustandardeja valvotaan tiukasti ja testataan parametreja, kuten kuparifolion karheus ja puhtaus, alustan hartsipitoisuus ja lasikuitujen jakautuminen. Esimerkiksi kuparifolion käyttäminen erikoiskäsitellyllä pinnalla voi lisätä sen tarttuvuutta alustaan ja vähentää riskiä kuparifolion ja alustan erottumisesta prosessoinnin aikana.
Ennaltaehkäisy suunnitteluvaiheessa
Piirien järkevä asettelu: Piirilevysuunnittelussa piiriasettelun tulee olla mahdollisimman yhtenäinen, jotta kuparikalvo ei keskittyisi tietylle alueelle. Komponentit, joilla on suuri teho ja korkea lämmöntuotto, ne on hajautettava ja järjestettävä kohtuullisesti, ja suuren-alueen lämpöä hajottavia kuparilevyjä tulisi käyttää lämmönpoistoon, samalla kun varmistetaan lämpöä hajoavien kuparilevyjen tasainen jakautuminen levyyn kohdistuvan jännityksen tasapainottamiseksi lämpökäsittelyn aikana. Esimerkiksi tietokoneen emolevyä suunniteltaessa virtalähdelinjat ja suuritehoisten sirujen, kuten suorittimen ja grafiikkasuorittimen, virtajohdot ja lämpöä hajottavat kuparilevyt jaetaan tasaisesti emolevylle paikallisen kuparifolion tiheyden aiheuttaman vääntymisen vähentämiseksi.
Optimoi levyn paksuuden suhde kokoon: Laske ja määritä levyn paksuuden ja koon optimaalinen suhde piirilevyn todellisten käyttövaatimusten perusteella. Olettaen, että sähköisen suorituskyvyn ja mekaanisen lujuuden vaatimukset täyttyvät, valitse sopiva levypaksuus levyn jäykkyyden parantamiseksi. Suurempien piirilevyjen vääntymisenestokykyä voidaan parantaa lisäämällä vahvikkeita tai ottamalla käyttöön monikerroksinen levyrakenne. Esimerkiksi suurten piirilevyjen suunnittelussa teollisuuden ohjauslaitteisiin vahvistetaan levyn reunoihin ja keskeisiin osiin vahvistusrivat, jotka parantavat tehokkaasti levyn yleistä jäykkyyttä ja vähentävät vääntymistä.
Valmistusprosessin parantaminen
Puristusprosessin tarkka ohjaus: Puristusprosessissa käytetään edistyneitä puristuslaitteita ja ohjausjärjestelmiä puristuslämpötilan, paineen ja ajan tarkkaan säätelyyn. Kehitä kohtuullinen puristusprosessikäyrä varmistaaksesi, että levy kuumenee ja puristuu tasaisesti puristusprosessin aikana ja että jokainen kerros on täysin sitoutunut. Esimerkiksi segmentoitua lämmitys- ja vakiopaineliitosprosessia käyttämällä hartsi virtaa aluksi alemmassa lämpötilassa levyn kerrosten välisten rakojen täyttämiseksi, ja sitten lämpötilaa nostetaan asteittain kovettumislämpötilaan samalla kun säilytetään vakaa paine levyn täydelliseksi kovettamiseksi ja sisäisen jännityksen syntymisen vähentämiseksi.