Nel Processo di produzione PCBLa deformazione dei PCB è un problema comune che i produttori incontrano. Quando un circuito stampato subisce una deformazione, le sue prestazioni e la sua affidabilità ne risentono. La deformazione può causare molti problemi, come il disallineamento dei componenti, una scarsa qualità della saldatura e persino malfunzionamenti del dispositivo. Pertanto, per i produttori e i progettisti di PCB, è fondamentale comprendere appieno questo problema. In questo blog, spiegheremo le cause della deformazione dei PCB e, soprattutto, come prevenirla. Continuate a leggere.
Che cosa è la deformazione del PCB?
La deformazione del PCB è un difetto che causa la deformazione o la piegatura delle schede rispetto alla loro forma originale. Può verificarsi sia sui PCB nudi che sui PCBA finiti. In realtà, ogni PCB presenta una leggera deformazione, inevitabile durante la produzione. processo di laminazione nella fabbricazione di PCBPer quanto riguarda questo problema, esistono standard IPC tra cui IPC-6011 e IPC-6012 che specificano il livello accettabile di deformazione del PCB. E stabiliscono anche classi diverse con diverse tolleranze massime di deformazione:
| Classe | Tolleranza massima di deformazione | Esempio per un PCB lungo 400 mm |
| Sessione 1 | fino allo 0.2% di deformazione della lunghezza del PCB | deformato fino a 0.8 mm |
| Sessione 2 | fino allo 0.15% di deformazione della lunghezza del PCB | deformato fino a 0.6 mm |
| Sessione 3 | fino allo 0.1% di deformazione della lunghezza del PCB | deformato fino a 0.4 mm |
| Sessione 4 | fino allo 0.05% di deformazione della lunghezza del PCB | deformato fino a 0.2 mm |
Come misurare la deformazione del PCB?
Esistono 5 metodi comunemente utilizzati per misurare la deformazione nei PCB:
- Metodo dello spessimetro
Utilizzare spessimetri per misurare la deformazione tra i punti alti e bassi del PCB deformato. Questo metodo viene solitamente utilizzato per valori di deformazione elevati.
- Misuratore di altezza
Con questo metodo dobbiamo usare un misuratore di altezza meccanico o digitale per misurare la differenza di altezza tra i punti più alti e quelli più bassi, il che ci consente di ottenere un risultato preciso della deformazione in pollici o millimetri.
- Misuratore di contorno
Un calibro di contorno viene utilizzato per tracciare la forma del PCB deformato. Posizionando il calibro sulla superficie, si adatta al contorno della scheda, consentendo una valutazione visiva o misurata della deformazione. Questo metodo è particolarmente utile per deformazioni di forma irregolare.
- Profilometro ottico
Questo metodo fornisce misurazioni estremamente accurate, utilizzando il profilometro ottico per scansionare il PCB deformato e creare un profilo 3D della sua superficie. In questo modo, siamo in grado di identificare anche le più piccole deformazioni della scheda.
- Metodo degli elementi finiti (FEM)
Il metodo degli elementi finiti è un approccio computazionale in grado di simulare e analizzare la deformazione dei PCB in diverse condizioni di stress. Inserendo le proprietà dei materiali e i fattori ambientali, il FEM prevede la potenziale deformazione e aiuta i produttori a progettare PCB con rischi di deformazione minimi.
Principali cause della deformazione del PCB
- Asimmetria di Stackup
Strati del PCB disposti in modo asimmetrico causerebbero deformazioni. In questo caso, le sollecitazioni termiche non verrebbero distribuite uniformemente su tutta la scheda durante il processo di riscaldamento. Di conseguenza, la scheda PCB si deformerebbe o si piegherebbe dopo il raffreddamento.
- Distribuzione irregolare del rame
Un PCB deformato può verificarsi se il rame in ogni strato non è distribuito uniformemente. In un PCB, una quantità di rame significativamente maggiore o minore su un lato rispetto all'altro può portare a un'espansione non uniforme, causando deformazioni.
- Incompatibilità dei materiali
Materiali diversi hanno diversi coefficienti di dilatazione termica (CTE) e Tg, che si espandono e si contraggono a velocità diverse durante il riscaldamento e il raffreddamento. Questa sollecitazione non uniforme causa la deformazione della scheda, soprattutto durante le variazioni di temperatura in processi come la saldatura a rifusione.
- Gestione impropria della scheda
Se si fissa una scheda con serraggio eccessivo durante la saldatura a onda o a rifusione, si rischia di causare deformazioni. Quando una scheda fissata viene riscaldata, deve espandersi naturalmente. Se la si fissa per impedirne l'espansione, la scheda potrebbe deformarsi permanentemente, soprattutto se contiene componenti pesanti da saldare.
Ulteriori letture: Saldatura a onda vs. saldatura a riflusso: qual è la differenza?
- Controllo di processo scadente
Durante il processo di produzione dei PCB, i cicli di temperatura in diverse fasi causano ripetute espansioni e contrazioni del materiale del circuito stampato. Cicli di temperatura eccessivi o un controllo di processo inadeguato possono causare gravi problemi di deformazione.
Come prevenire la deformazione del PCB?
- Tecniche di gestione termica
Possiamo ridurre la possibilità di deformazione del PCB implementando tecniche efficaci di gestione termica. Ad esempio, ottimizzando i profili di saldatura a rifusione per ridurre al minimo i gradienti termici e garantire un riscaldamento e un raffreddamento uniformi. Inoltre, integrando funzionalità di scarico termico nei progetti PCB per dissipare il calore in modo più efficace.
- Progettazione PCB ottimizzata
Durante la progettazione del PCB, è fondamentale garantire un posizionamento equilibrato dei componenti e un routing ottimizzato delle tracce. Inoltre, è consigliabile utilizzare preimpregnati interstrato simmetrici e aree di rame uguali su entrambi i lati della scheda per mantenere una distribuzione termica uniforme e prevenire la deformazione del PCB.
- Selezione dei materiali
Nella scelta dei materiali, è fondamentale scegliere quelli con proprietà termiche e meccaniche compatibili, che possano ridurre al minimo il rischio di deformazione del PCB. Per i materiali del substrato, si consiglia di utilizzare FR4, poiché offre una buona stabilità. Inoltre, è preferibile utilizzare substrati più sottili, in quanto presentano minori probabilità di deformazione.
- Distribuzione uniforme del rame
Assicuratevi che la lamina di rame sia distribuita uniformemente su entrambi i lati del PCB, il che aiuta a mantenere una conduzione termica costante e a prevenire la deformazione del PCB. Gli strati complementari dovrebbero avere una copertura di rame simile, il che potrebbe comportare l'utilizzo di colate di rame per riempire le aree inutilizzate su un lato. In tal caso, è importante definire le distanze appropriate nelle regole di progettazione, soprattutto se lo strato riempito deve supportare un'impedenza controllata.
- Cuocere i PCB prima dell'assemblaggio
Prima dell'assemblaggio dei componenti, la cottura del circuito stampato è un passaggio fondamentale. Questo processo può rimuovere l'umidità dal circuito, ma aiuta anche a polimerizzare completamente la resina del laminato e riduce lo stress residuo, riducendo così il rischio di deformazione del circuito.
- Conservazione corretta
Evitare di impilare e conservare i pannelli in modo appropriato può anche prevenire la deformazione dei PCB. L'ambiente di stoccaggio deve essere asciutto e a temperatura controllata. I pannelli devono essere conservati in piano, con un supporto adeguato per evitare piegamenti o deformazioni durante lo stoccaggio.
È possibile riparare la deformazione del PCB?
Una volta che si verifica la deformazione del PCB, è spesso difficile "ripararla" completamente, soprattutto quando il problema si verifica su una scheda nuda o un PCBA finito. Mentre alcune deformazioni minori possono essere corrette rifondendo o cuocendo la scheda in condizioni controllate per ridurre le tensioni interne, le deformazioni più gravi sono solitamente irreparabili e richiedono la sostituzione. Pertanto, anziché sprecare energie cercando di riparare un lotto di PCB deformati, è meglio indagare sulla causa principale e impedire che il problema si ripeta.
Considerazioni finali
La deformazione dei PCB è una sfida frequente durante il processo di produzione di componenti elettronici. È difficile da risolvere una volta che si verifica, ma può essere prevenuta identificando le cause profonde e implementando misure chiave, come accennato in precedenza. MOKO Technology, produttore esperto di PCB e PCBA con quasi 20 anni di esperienza, produce schede di alta qualità conformi agli standard IPC e ISO. Garantiamo che le schede che consegniamo ai nostri clienti siano esenti da problemi di deformazione. Contattaci oggi per discutere del tuo progetto PCB e ottenere un preventivo gratuito!
