1. Watis PCB-vervorming?
PCB-kromtrekken verwijstnaar de vormverandering van printplaten tijdens de productie of het gebruik, waardoor de oorspronkelijke vlakheid verloren gaat. Wanneer een PCB plat op een bureau wordt gelegd, wordt het kromtrekkingspercentage berekend door de afstand tussen het hoogste punt en het bureau te meten en deze te delen door de diagonale lengte van de plaat.
Formule voor hetberekenen van kromtrekking: Vervorming = (hoogtevan enkele hoekvervorming / (diagonale lengte van printplaat × 2)) × 100%
Normenvoor kromtrekkenvan printplaten
| Toepassingsscenario | Toegestane kromming | Opmerkingen |
|---|
| Algemene consumentenelektronica | ≤0,75% | Basisvereisten voorIPC-standaard |
| HogeprecisieSMT | ≤0,50% | Mobiele telefoons, communicatieapparatuur, enz. |
| Ultra-hoge precisie-eisen | ≤0,30% | Militaire, medischeenandere speciale gebieden |
| Alleenplug-inproces | ≤1,50% | Geencomponentenvoor opbouwmontage |
2. Ernstige gevolgen vanPCB-vervorming
2.1 Productieproces
- MontageproblemenOp geautomatiseerdeSMT-lijnen veroorzaken ongelijkmatige printplaten positioneringsonnauwkeurigheden, waardoor componenten niet correct kunnen worden geplaatst of gemonteerd.
- Schadeaan apparatuurErnstige kromtrekking kan automatische invoermachines beschadigen, waardoor de productielijn stil komt te liggen.
- Lasfouten: Vervorming leidt toteen ongelijkmatige warmteverdeling bij soldeerverbindingen, wat problemen veroorzaakt zoals virtueel solderen en tombstoning.
2.2 Betrouwbaarheidvanhet product
- Assemblageproblemen: Kromgetrokken printplaten na het solderen maken het moeilijk om de aansluitdraden van componenten netjes af te knippen, waardoor een correcte installatie in het chassis of de aansluitingen wordt verhinderd.
- Risico's op lange termijn: Stressconcentratiepunten zijn gevoelig voor circuitbreuken in omgevingen met hoge en lage temperatuurcycli.
- Prestatieverlies: Gevallen waarin radarsystemen voor auto's na blootstelling aan de zomer vaak defect raakten als gevolg van overmatige kromtrekking.
3. Belangrijksteoorzaken van kromtrekken van printplaten
3.1 Materiëlefactoren
- CTE-mismatch: Aanzienlijkverschilin thermische uitzettingscoëfficiënt tussen koperfolie (17×10⁻⁶/℃) en FR-4-substraat (50-70×10⁻⁶/℃)
- Kwaliteit vanhet substraat: Eenlage Tg-waarde, hoge vochtopname of onvolledige uitharding vermindert de dimensionale stabiliteit.
- Materiële asymmetrie: Inconsistente merkenvan kern- en PP-platen of dikteverschillen in meerlaagse platen
3.2 Ontwerpkwesties
- Ongelijkmatige koperverdeling: Grote koperen oppervlakken aan de ene kant versus dunne circuits aan de andere kant, waardoor tijdens het verwarmen kromtrekking ontstaat naar de kant met minder koper.
- Asymmetrischestructuur: Speciale diëlektrischelagen of impedantievereisten die leiden tot ongebalanceerde laminaatstructuren
- Overmatige holleruimtes: Teveel holle ruimtesin grote printplaten, waardoor ze na reflow-solderen gemakkelijk kunnen buigen.
- Overmatige V-snijdiepte: Brengt de structureleintegriteit in gevaar, waarbij het risico toeneemt wanneer de restdikte ≤1/3 van de plaatdikte bedraagt.
3.3 Productieprocessen
Proces-geïnduceerdekromtrek analyse:
- Lamineerproces: Onjuiste temperatuur-en drukregeling, ongelijkmatige uitharding van de hars
- Thermische verwerking: Warmeluchtnivellering(250-265 ℃), soldeermaskerbakken (150 ℃), reflow-solderen (230-260 ℃)
- Koelproces: Overmatige koelsnelheid, onvoldoende spanningsverlichting
- Mechanische belasting: Stapelen, verwerken enbakken
3.4 Opslag enomgeving
- Effecten van vochtigheid: Vochtopnameenuitzetting van met koper bekleed laminaat, met name van belang voor enkelzijdige panelen met grotere absorptieoppervlakken
- Opslagmethoden: Verticale opslag of zware compressie die mechanische vervorming veroorzaakt
- Temperatuur-vochtigheidsschommelingen: Buiten het standaardbereik van 15-25 ℃/40-60% RV
4. Maatregelen ter verbetering en preventie van PCB-vervorming
4.1 Optimalisatie van materiaalkeuze
Tabelmet strategieën voor substraatselectie:
| Toepassingsscenario | Aanbevolen materiaal | Karakteristieke voordelen | Verbetering van kromtrekken |
|---|
| Algemene consumentenelektronica | HogeTg FR-4 (Tg≥170℃) | Goedehittebestendigheid | 30% betere weerstand tegen kromtrekken dan gewone materialen |
| Automobielelektronica | Speciale FR-4(Tg>180℃) | Hogetemperatuurstabiliteit | Geschikt voormotorruimtes met hoge temperaturen |
| Toepassingen voor hoge frequenties | Koolstofvezelversterktecomposieten | CTE reduceerbaartot 8ppm/℃ | 50% verminderingvan thermische vervorming |
| Omgevingen met hogeluchtvochtigheid | PTFE-composieten | Waterabsorptie ≤0,1% | Uitstekende vochtbestendigheid |
4.2 Strategieën voor ontwerpoptimalisatie
Koperbalansontwerp
- Symmetrische lay-out: Beheers hetverschilin koperen oppervlak tussen de A- en B-zijde binnen 15%.
- Op raster gebaseerdkopergieten: Vervang continu koperdoor een rasterpatroon (lijnbreedte/afstand ≥0,5 mm), waardoor thermische spanning met 30% wordt verminderd.
- Behandeling van holle ruimtes: Voeguitgebalanceerdekoperblokken toe of verwerk randkopergieten
Basisprincipes van constructief ontwerp
- Balanstussenlagen: Zorgvoor een symmetrische verdeling van PP-platen in meerlaagse platen, met een consistente dikte tussen 1-2 en 5-6 lagen.
- Dikteselectie: Aanbevolen dikte ≥1,6mm voor SMT-printplaten, het risico op kromtrekken neemt driemaal toe bij printplaten dunner dan 0,8 mm.
- Paneelontwerp: Gebruik X-typepaneelconstructies om spanning te verspreiden, met de juiste V-Cut-restdiktecontrole.
4.3 Controle vanhet productieproces
Optimalisatievan het lamineerproces
Voorbeeld vaneen stapdrukproces:
- Penetratiefase: 5-10kg/cm²voor volledige harsdoorstroming
- Diffusiefase: 20-25 kg/cm² vooroptimale hechting tussen de lagen
- Uithardingsfase: 30-35 kg/cm² voorvolledige uitharding
Temperatuurregelingsprofiel:
- Verwarmingssnelheid: Langzaam opwarmenmet1 ℃/min
- Weekfase: Stapsgewijswekenbij130 ℃/150 ℃ gedurende telkens 10 minuten
- Effect: 40%verbetering in deuniformiteit van de harsstroom
Belangrijke procescontrolepunten
- Voorafsnijden Bakken: 150℃, 8±2 uuromvocht te verwijderen en spanning te verminderen
- Prepreg-behandeling: Onderscheidtussen ketting- en inslagrichting (krimp in kettingrichting 0,2% lager dan in inslagrichting)
- Koelingsregeling: Gebruik stapsgewijzekoeling, waarbij u elke 10 ℃ daling 5 minuten pauzeert.
- Nabehandelingmet hetelucht: Natuurlijkekoeling opmarmeren platen, waardoor snelle afkoeling wordt voorkomen
4.4 Opslag- en transportbeheer
- Milieubeheersing: 15-25 ℃, 40-60% RV, kortstondige schommelingen ≤10% RV/4 uur
- Stapelmethoden: Horizontaalstapelen≤30 vellen (≤20 voor precisieplaten), vermijd verticale opslag
- Verpakkingsbescherming: Vacuüm aluminiumfoliezakken + silicagel droogmiddel (≥5 g/m²), isolatie met dempingsmateriaal
5. Reparatiemethoden voor kromtrekken van printplaten
5.1 Reparatietijdens het proces
- Rolnivellering: Onmiddellijke behandeling van kromgetrokken planken die tijdens processen met rolnivelleermachines worden ontdekt.
- Warmpersen: Gebruik boogvormige mallen voor het bakken en egaliseren in de buurt van de Tg-temperatuur van het substraat.
5.2 Reparatievan afgewerkte platen
| Reparatiemethode | Toepasselijke scenario's | Effectiviteit | Risico's |
|---|
| Koudpersen | Lichtekromtrekking | Gemiddeld | Gevoelig voorterugslag |
| Warmpersen | Matigekromtrekking | Goed | Mogelijke verkleuring |
| Boogvorm-warmpers | Verschillendekromtrekkingsomstandigheden | Beste | Temperatuur-/tijdregeling vereist |
Stappen voor hetwarm persen van boogmallen:
- Plaatsde kromgetrokkenprintplaat met het gebogen oppervlak naar het oppervlak van de mal gericht.
- Stelde bevestigingsschroeven af om de printplaat in de tegenovergestelde richting te vervormen.
- Plaatsin de oven en verwarm tot bijna de Tg-temperatuur van het substraat.
- Houdvoldoende langvastvoor volledige ontspanning van de stress.
- Na afkoeling en stabilisatie uit de mal halen
6. Detectie en kwaliteitscontrole
Vergelijking vanmethoden voor het detecteren van kromtrekken van printplaten
| Detectiemethode | Precisie | Snelheid | Kosten | Toepasselijke scenario's |
|---|
| Visuele inspectie | Laag | Snel | Laag | Voorafgaande screening |
| Liniaal/voelermaat | Medium | Medium | Laag | Routine-inspectie |
| Laserscannen | Hoog | Snel | Hoog | Massaproductie |
| AOI-systeem | Hoog | Medium | Hoog | Zeernauwkeurigedetectie |
Praktische technieken voor kwaliteitscontrole
- Inkomende inspectie: Gebruik eenliniaal +voelermaat om de openingen aan de vier hoeken en het midden van de lange randen te meten, waarschuw als deze groter zijn dan 0,3 mm.
- Voorlopig solderenVoorverwarming is vooralnodig voor dikke koperen platen om spanning te verminderen.
- Regelmatige monitoringControleer deoxidatievan koperfolie bij opslag langer dan 6 maanden (afdanken bij kleurverschil ΔE>5).
Samenvatting
PCB-kromtrekken is eencruciale factor die de kwaliteit van elektronische producten beïnvloedt. Door middel van multidimensionale maatregelen, waaronder materiaalkeuze, ontwerpoptimalisatie, procescontrole en opslagbeheer, kan kromtrekken effectief binnen de vereiste grenzen worden beheerst. Voor bestaande kromtrekproblemen kunnen ook passende reparatiemethoden verliezen herstellen. Het beheersen van PCB-kromtrekken is niet alleen een technische kwestie, maar ook een uitgebreide weerspiegeling van kosten- en kwaliteitsbeheer, waarvoor samenwerking tussen ontwerp-, productie- en kwaliteitsafdelingen vereist is.