Effectieve maatregelen om het warpage-probleem voor PCB's te verslaan

Tegenwoordig vragen elektronische producten om miniaturisatie en hoge nauwkeurigheid, zodat miniaturisatie van componenten een essentiële ontwikkelingstrend is geworden. Wanneer geminiaturiseerde componenten klaar zijn om te worden geassembleerd op PCB's met een groot oppervlak, moeten er veel hogere eisen worden gesteld aan de gladheid van de plaat. Natuurlijk is het een essentieel onderwerp geworden voor PCB-fabrikanten om na te denken over het verminderen van de mate van kromtrekken van PCB's.

Volgens productievoorschriften bevestigd door IPC-600, moet de kromtrekking van PCB's die klaar zijn om door SMT-assemblage te gaan, maximaal 0,75% zijn. Als het gaat om de montage van kleine componenten op printplaten met grote oppervlakken, werkt die regeling echter niet. Om te voldoen aan de eisen van de montage van geminiaturiseerde componenten op printplaten met grote oppervlakken, moet de kromtrekking van de printplaat worden teruggebracht tot 0,5% of minder.

Warpage-analyse

Het warpage-probleem zal in dit deel van dit artikel eerst worden geanalyseerd met een 8-laags voorbeeldprintplaat met een afmeting van 248 mm ± 0,25 x 162,2 ± 0,20. De kromtrekking van dit bord moet 0,5% zijn, maar de praktische kromtrekking na de eerste productiebatch valt in het bereik van 2,5% tot 3,2%.

De lagenstructuur van een 8-laags PCB wordt hieronder getoond.

De verhouding koperresidu voor elke laag wordt weergegeven in de volgende afbeelding.

Op basis van de bovenstaande analyse is het uitstekende kenmerk van deze monsterplaat een ongelijke koperverdeling van elke laag. Bovendien is koper relatief dik. Als gevolg hiervan wordt de warpage van het bord gewekt.

Oplossingen om PCB-vervorming te verslaan

• Schema#1

De primaire methode om koperresten tussen lagen van het bord in evenwicht te brengen, is het toevoegen van koper dat in blanco wordt gegoten.

Om de vervormingsspanning van de plaat te verminderen, is het een goed idee om de paneelgrootte te verkleinen met een rotatiepanelisatiemethode. Als het gaat om deze voorbeeld-PCB, moet de paneelgrootte worden gewijzigd van 610 mm x 520 mm naar 610 mm x 356 mm. Paneelarray van de eerste is 3x2 terwijl die van de laatste 2x2 is.

Vanwege de bovenstaande maatregelen ter verbetering wordt de koperresiduverhouding weergegeven in figuur 3 hieronder. Na dergelijke wijzigingen is de kromming gewijzigd om in het bereik van 2,0% tot 2,9% te liggen, wat een duidelijke verbetering krijgt, maar een beetje ver verwijderd van de vereiste van 0,5%.

•Schema #2

Op basis van Schema#1 wordt de stijfheid van het bord toegevoegd. Na een dergelijke wijziging kan de laagstructuur van de printplaat worden aangegeven door de volgende afbeelding.

De implementatie van dit schema zorgt voor kromtrekken van PCB's in het bereik van 2,0% tot 2,9%. Het is duidelijk dat dit schema niet werkt bij het oplossen van warpage-problemen, wat aangeeft dat er weinig correlatie is tussen warpage en boardrigiditeit. We moeten Schema #1 blijven optimaliseren, dat wil zeggen, zoeken naar meer manieren om de balans van koperresidu te bepalen.

•Schema#3

Op basis van Schema#1, moeten Laag 2 en Laag 6 met elkaar worden uitgewisseld. De verhouding koperresidu voor elke laag PCB na toepassing van Schema #3 wordt weergegeven in Afbeelding 5 hieronder.

In overeenstemming met Schema #3 blijft de kromtrekking van PCB binnen 0,5% en blijft deze nog steeds op 0,5%, zelfs na tweemaal reflow-solderen, wat compatibel is met de vraag. Een proefproductie van 300 stuks verifieert bovendien de betrouwbaarheid van dit schema. Als gevolg hiervan presteert Schema #3 het beste van alle schema's.

Volgens bovenstaande experimenten, aangezien de verdeling over alle diëlektrische lagen gelijk is, is het een ongelijke verdeling van koper die leidt tot kromtrekken van PCB's. Door koperresidu op elke laag printplaat in evenwicht te brengen, vermindert de kromming van het bord van het bereik van 2,5% tot 3,2% tot het bereik binnen 0,5%, wat aangeeft dat de kernoplossing voor het probleem van PCB-kromming in balans is op koperresidu tussen diëlektrische lagen en koper lagen. Dienovereenkomstig, wat kromtrekken betreft tijdens het assemblageproces, moet egalisatie worden bereikt door de lay-out van de componenten, thermische distributie en assemblagedistributie, zodat kromtrekken van de plaat kan worden verminderd met gegarandeerde productkwaliteit.

Handige bronnen
• Factoren die het aantal lagen en laagverdeling in PCB's bepalen
• Meerlaagse PCB-fabricage
• De belangrijkste PCB-ontwerpregels die u moet kennen
• PCB-ontwerpelementen die SMT beïnvloeden Productie