Dans l' Processus de fabrication de PCBLe gauchissement des circuits imprimés est un problème courant rencontré par les fabricants. Lorsqu'un circuit imprimé se déforme, ses performances et sa fiabilité s'en trouvent affectées. Ce gauchissement peut entraîner de nombreux problèmes, tels qu'un mauvais alignement des composants, une mauvaise qualité de soudure, voire des dysfonctionnements. Il est donc essentiel pour les fabricants et les concepteurs de circuits imprimés de bien comprendre ce problème. Dans cet article, nous expliquerons les causes du gauchissement des circuits imprimés et, surtout, comment le prévenir. Poursuivons notre lecture.
Qu'est-ce que la déformation du PCB ?
Le gauchissement des circuits imprimés est un défaut qui se produit lorsque les cartes se déforment ou se plient. Il peut survenir sur les circuits imprimés nus comme sur les circuits imprimés finis. En réalité, chaque circuit imprimé présente une légère déformation, inévitable lors de la fabrication. processus de laminage dans la fabrication de PCB. En ce qui concerne cette question, il existe des normes IPC, notamment IPC-6011 et CIB-6012 qui spécifient le niveau de déformation acceptable des circuits imprimés. Elles définissent également différentes classes, avec des tolérances de déformation maximales différentes :
| Classe | Tolérance de déformation maximale | Exemple pour un PCB de 400 mm de long |
| Classe 1 | jusqu'à 0.2 % de déformation de la longueur du PCB | déformé jusqu'à 0.8 mm |
| Classe 2 | jusqu'à 0.15 % de déformation de la longueur du PCB | déformé jusqu'à 0.6 mm |
| Classe 3 | jusqu'à 0.1 % de déformation de la longueur du PCB | déformé jusqu'à 0.4 mm |
| Classe 4 | jusqu'à 0.05 % de déformation de la longueur du PCB | déformé jusqu'à 0.2 mm |
Comment mesurer le gauchissement d'un PCB ?
Il existe 5 méthodes couramment utilisées pour mesurer le gauchissement des PCB :
- Méthode avec jauge d'épaisseur
Utilisez des jauges d'épaisseur pour mesurer le gauchissement entre les points hauts et bas du circuit imprimé déformé. Cette méthode est généralement utilisée pour les valeurs de gauchissement importantes.
- Jauge de hauteur
Dans cette méthode, nous devons utiliser une jauge de hauteur mécanique ou numérique pour mesurer la différence de hauteur entre les points hauts et bas, ce qui nous permet d'obtenir un résultat précis du gauchissement en pouces ou en millimètres.
- ContourGauge
Une jauge de contour permet de tracer la forme du circuit imprimé déformé. En la plaçant sur la surface, elle s'ajuste au contour de la carte, permettant ainsi une évaluation visuelle ou mesurée du gauchissement. Cette méthode est particulièrement utile pour les gauchissements de forme irrégulière.
- Profilomètre optique
Cette méthode offre une mesure extrêmement précise grâce à un profilomètre optique qui scanne le circuit imprimé déformé et crée un profil 3D de sa surface. Nous pouvons ainsi identifier les déformations les plus infimes de la carte.
- Méthode des éléments finis (FEM)
La méthode des éléments finis est une approche informatique permettant de simuler et d'analyser le gauchissement des circuits imprimés sous diverses conditions de contrainte. En intégrant les propriétés des matériaux et les facteurs environnementaux, la méthode des éléments finis prédit le gauchissement potentiel et aide les fabricants à concevoir des circuits imprimés présentant des risques de déformation minimes.
Principales causes de déformation des circuits imprimés
- Asymétrie de l'empilement
Une disposition asymétrique des couches de PCB peut entraîner une déformation du circuit imprimé. Dans ce cas, les contraintes thermiques ne sont pas réparties uniformément sur la carte pendant le processus de chauffage. Par conséquent, la carte se déforme ou se plie après refroidissement.
- Répartition inégale du cuivre
Un circuit imprimé déformé peut se produire si le cuivre n'est pas réparti uniformément dans chaque couche. Dans un circuit imprimé, une quantité de cuivre nettement supérieure ou inférieure d'un côté par rapport à l'autre peut entraîner une dilatation inégale et donc une déformation.
- Incompatibilité matérielle
Les différents matériaux ont des coefficients de dilatation thermique (CTE) et des Tg différents, qui se dilatent et se contractent à des vitesses différentes lors du chauffage et du refroidissement. Cette contrainte inégale provoque la déformation de la carte, notamment lors des variations de température lors de procédés comme le brasage par refusion.
- Mauvaise manipulation du tableau
Un serrage trop serré d'une carte lors d'une soudure à la vague ou par refusion peut provoquer une déformation. Lorsqu'une carte serrée est chauffée, elle doit se dilater naturellement. Si vous la serrez pour empêcher cette dilatation, elle risque de se déformer définitivement, surtout si elle comporte des composants lourds à souder.
Pour en savoir plus: Soudure à la vague vs soudure par refusion : quelle est la différence ?
- Mauvais contrôle des processus
Lors de la fabrication des circuits imprimés, les variations de température à différentes étapes provoquent des dilatations et des contractions répétées du matériau. Des variations de température excessives ou un contrôle inadéquat du processus peuvent entraîner de graves problèmes de déformation.
Comment éviter la déformation du PCB ?
- Techniques de gestion thermique
Nous pouvons réduire le risque de déformation des circuits imprimés en appliquant des techniques efficaces de gestion thermique. Par exemple, en optimisant les profils de brasage par refusion afin de minimiser les gradients thermiques et d'assurer un chauffage et un refroidissement homogènes. De plus, en intégrant des dispositifs de décharge thermique dans les circuits imprimés pour une meilleure dissipation de la chaleur.
- Conception de circuits imprimés optimisée
Lors de la conception du PCB, il est essentiel de garantir un placement équilibré des composants et un routage optimisé des pistes. De plus, il est recommandé d'utiliser des préimprégnés intercalaires symétriques et des zones de cuivre égales de chaque côté de la carte pour assurer une répartition thermique uniforme et éviter ainsi la déformation du PCB.
- Choix des matériaux
Lors du choix des matériaux, il est essentiel de privilégier des matériaux aux propriétés thermiques et mécaniques compatibles, afin de minimiser le risque de déformation du PCB. Pour les substrats, privilégiez le FR4, car il offre une bonne stabilité. De plus, les substrats plus fins sont préférables, car ils présentent moins de risques de déformation.
- Distribution uniforme du cuivre
Il est important de s'assurer que la feuille de cuivre est répartie uniformément des deux côtés du circuit imprimé, ce qui contribue à maintenir une conduction thermique constante et à éviter la déformation du circuit imprimé. Les couches complémentaires doivent avoir une couverture de cuivre similaire, ce qui peut nécessiter l'utilisation de cuivre coulé pour combler les zones inutilisées d'un côté. Il est important de définir des jeux appropriés dans les règles de conception, notamment si la couche remplie doit supporter une impédance contrôlée.
- Cuire les PCB avant l'assemblage
Avant l'assemblage des composants, la cuisson du circuit imprimé est une étape cruciale. Ce procédé permet d'éliminer l'humidité du circuit imprimé, de durcir complètement la résine du stratifié et de réduire les contraintes résiduelles, limitant ainsi le risque de déformation du circuit imprimé.
- Bon stockage
Éviter d'empiler et de stocker les panneaux de manière inappropriée peut également prévenir la déformation des circuits imprimés. L'environnement de stockage doit être sec et à température contrôlée. Les panneaux doivent être stockés à plat avec un support adéquat pour éviter toute flexion ou déformation pendant le stockage.
La déformation des circuits imprimés peut-elle être corrigée ?
Une fois le gauchissement du PCB apparu, il est souvent difficile de le corriger complètement, surtout lorsqu'il survient sur une carte ou un PCBA nu fini. Si certains gauchissements mineurs peuvent être corrigés par refusion ou cuisson de la carte dans des conditions contrôlées pour réduire les contraintes internes, les gauchissements importants sont généralement irréparables et nécessitent un remplacement. Par conséquent, plutôt que de dépenser de l'énergie à essayer de réparer un lot de PCB gauchis, il est préférable d'en rechercher la cause profonde et d'éviter que le problème ne se reproduise.
Réflexions finales
Le gauchissement des circuits imprimés (PCB) est un problème fréquent lors de la fabrication de composants électroniques. Difficile à corriger une fois qu'il se produit, il peut être évité en identifiant les causes profondes et en mettant en œuvre les mesures clés mentionnées ci-dessus. MOKO Technology, fabricant expérimenté de circuits imprimés et de cartes de circuits imprimés (PCB) avec près de 20 ans d'expertise, produit des cartes de haute qualité conformes aux normes IPC et ISO. Nous garantissons que les cartes que nous livrons à nos clients sont exemptes de tout problème de gauchissement. Contactez-nous pour discuter de votre projet PCB et obtenir un devis gratuit !
