En la sección Proceso de fabricación de PCBLa deformación de las PCB es un problema común que enfrentan los fabricantes. Cuando una placa de circuito impreso se deforma, su rendimiento y fiabilidad se ven afectados. Esta deformación puede causar diversos problemas, como desalineación de componentes, soldaduras de baja calidad e incluso fallos de funcionamiento del dispositivo. Por lo tanto, es fundamental que los fabricantes y diseñadores de PCB comprendan completamente este problema. En este blog, explicaremos las causas de la deformación de las PCB y, sobre todo, cómo prevenir este problema. Continúe leyendo.
¿Qué es la deformación de la PCB?
La deformación de las PCB es un defecto que se produce cuando las placas PCB se distorsionan o se doblan, perdiendo su forma original. Puede ocurrir tanto en las PCB sin tratar como en las PCBA terminadas. Sin embargo, todas las PCB presentan una ligera deformación, inevitable durante el proceso. Proceso de laminación en la fabricación de PCBEn cuanto a este tema, existen estándares IPC, incluidos IPC-6011 y CIP-6012 Que especifican el nivel aceptable de deformación de la PCB. También establecen diferentes clases con diferentes tolerancias máximas de deformación:
| Clase | Máxima tolerancia de deformación | Ejemplo de una PCB de 400 mm de longitud |
| Clase 1 | hasta un 0.2 % de deformación de la longitud de la PCB | deformado hasta 0.8 mm |
| Clase 2 | hasta un 0.15 % de deformación de la longitud de la PCB | deformado hasta 0.6 mm |
| Clase 3 | hasta un 0.1 % de deformación de la longitud de la PCB | deformado hasta 0.4 mm |
| Clase 4 | hasta un 0.05 % de deformación de la longitud de la PCB | deformado hasta 0.2 mm |
¿Cómo medir la deformación de la PCB?
Hay 5 métodos comúnmente utilizados para medir la deformación en PCB:
- Método de galga de espesores
Utilice galgas de espesores para medir la deformación entre los puntos altos y bajos de la PCB deformada. Esto suele usarse para valores altos de deformación.
- Medidor de altura
En este método, necesitamos utilizar un medidor de altura mecánico o digital para medir la diferencia de altura entre los puntos altos y bajos, lo que nos permite obtener un resultado preciso de la deformación en pulgadas o milímetros.
- Medidor de contorno
Se utiliza un medidor de contornos para trazar la forma de la PCB deformada. Al colocar el medidor sobre la superficie, se ajusta al contorno de la placa, lo que permite una evaluación visual o medible de la deformación. Este método es especialmente útil para deformaciones irregulares.
- Perfilómetro óptico
Este método proporciona una medición de alta precisión, ya que utiliza el perfilómetro óptico para escanear la PCB deformada y crear un perfil 3D de su superficie. Por lo tanto, podemos identificar incluso deformaciones mínimas en la placa.
- Método de elementos finitos (MEF)
El método de elementos finitos es un enfoque computacional que permite simular y analizar la deformación de PCB bajo diversas condiciones de tensión. Al introducir las propiedades del material y los factores ambientales, el método de elementos finitos (MEF) predice la posible deformación y ayuda a los fabricantes a diseñar PCB con un riesgo mínimo de deformación.
Causas principales de deformación de PCB
- Asimetría de apilamiento
La disposición asimétrica de las capas de PCB causaría deformaciones. En este caso, las tensiones térmicas no se distribuirían uniformemente por toda la placa durante el calentamiento. Como resultado, la placa PCB se deformaría o doblaría después del enfriamiento.
- Distribución desigual del cobre
Una PCB puede deformarse si el cobre en cada capa no se distribuye uniformemente. En una PCB, una cantidad significativamente mayor o menor de cobre en un lado que en el otro puede provocar una expansión desigual, lo que causa deformación.
- Incompatibilidad de materiales
Los distintos materiales tienen distintos coeficientes de expansión térmica (CTE) y Tg, que se expanden y contraen a distintas velocidades durante el calentamiento y el enfriamiento. Esta tensión desigual provoca la deformación de la placa, especialmente durante los cambios de temperatura en procesos como la soldadura por reflujo.
- Manejo inadecuado de la placa
Si se sujeta una placa con demasiada fuerza durante la soldadura por ola o por reflujo, podría deformarse. Al calentarse, una placa sujetada con abrazaderas necesita expandirse naturalmente. Si se sujeta para evitar la expansión, la placa podría deformarse permanentemente, especialmente si tiene componentes pesados que requieren soldadura.
Otras lecturas: Soldadura por ola vs. soldadura por reflujo: ¿cuál es la diferencia?
- Control deficiente de procesos
Durante el proceso de fabricación de PCB, los ciclos de temperatura en diversas etapas provocan que el material de la placa de circuito se expanda y contraiga repetidamente. Un exceso de ciclos de temperatura o un control inadecuado del proceso pueden provocar graves problemas de deformación.
¿Cómo prevenir la deformación de la PCB?
- Técnicas de Gestión Térmica
Podemos reducir la posibilidad de deformación de las PCB implementando técnicas eficaces de gestión térmica. Por ejemplo, optimizando los perfiles de soldadura por reflujo para minimizar los gradientes térmicos y garantizar un calentamiento y enfriamiento uniformes. Además, incorporando características de alivio térmico en los diseños de PCB para disipar el calor de forma más eficaz.
- Diseño de PCB optimizado
Durante el proceso de diseño de PCB, es fundamental garantizar una colocación equilibrada de los componentes y un enrutamiento optimizado de las pistas. Además, se deben utilizar preimpregnados intercapa simétricos y áreas de cobre iguales en ambos lados de la placa para mantener una distribución térmica uniforme y evitar la deformación de la PCB.
- Selección de materiales
Al elegir materiales, es fundamental elegir aquellos con propiedades térmicas y mecánicas compatibles, lo que minimiza el riesgo de deformación de la PCB. Para los materiales de sustrato, considere usar FR4, ya que ofrece buena estabilidad. Además, es mejor usar sustratos más delgados, ya que presentan menor probabilidad de deformación.
- Distribución uniforme del cobre
Asegurarse de que la lámina de cobre esté distribuida uniformemente en ambos lados de la PCB ayuda a mantener una conducción térmica constante y evitar deformaciones. Las capas complementarias deben tener una cobertura de cobre similar, lo que puede implicar el uso de cobre vertido para rellenar las áreas no utilizadas en un lado. Para ello, es importante definir las distancias adecuadas en las reglas de diseño, especialmente si la capa rellenada necesita soportar una impedancia controlada.
- Hornear las PCB antes del ensamblaje
Antes de ensamblar los componentes, el horneado de la placa PCB de Bard es un paso crucial. Este proceso elimina la humedad de la placa y, además, ayuda a curar completamente la resina del laminado y reduce la tensión residual, lo que reduce el riesgo de deformación de la placa.
- Almacenamiento adecuado
Evitar apilar y almacenar los paneles de forma inadecuada también puede prevenir la deformación de las PCB. El entorno de almacenamiento debe ser seco y con temperatura controlada. Los paneles deben almacenarse en posición horizontal con un soporte adecuado para evitar que se doblen o deformen durante el almacenamiento.
¿Se puede reparar la deformación de la PCB?
Una vez que se produce una deformación en una PCB, suele ser difícil corregirla por completo, especialmente cuando el problema se presenta en una placa base o PCBA terminada. Si bien algunas deformaciones menores pueden corregirse mediante el reflujo o el horneado de la placa en condiciones controladas para reducir las tensiones internas, las deformaciones graves suelen ser irreparables y requieren reemplazo. Por lo tanto, en lugar de invertir tiempo en intentar reparar un lote de PCB deformadas, es mejor investigar la causa raíz y evitar que el problema se repita.
Conclusión
La deformación de las PCB es un problema frecuente durante la fabricación de productos electrónicos. Es difícil de solucionar una vez que ocurre, pero se puede prevenir identificando las causas raíz e implementando medidas clave, como se mencionó anteriormente. MOKO Technology, un fabricante experimentado de PCB y PCBA con casi 20 años de experiencia, produce placas de alta calidad que cumplen con las normas IPC e ISO. Garantizamos que las placas que entregamos a nuestros clientes están libres de problemas de deformación. Contáctenos hoy mismo ¡Para discutir su proyecto de PCB y obtener una cotización gratis!
