In de PCB-productieproces:Het kromtrekken van printplaten is een veelvoorkomend probleem waar fabrikanten mee te maken krijgen. Wanneer een printplaat kromtrekt, worden de prestaties en betrouwbaarheid beïnvloed. Het kromtrekken kan veel problemen veroorzaken, zoals een verkeerde uitlijning van componenten, slechte soldeerkwaliteit en zelfs storingen in het apparaat. Daarom is het voor PCB-fabrikanten en PCB-ontwerpers cruciaal om dit probleem volledig te begrijpen. In deze blog leggen we uit wat kromtrekken van printplaten veroorzaakt en, nog belangrijker, hoe u dit probleem kunt voorkomen. Lees verder.
Wat is kromtrekken van een printplaat?
PCB-kromming is een defect waarbij printplaten vervormd raken of uit hun oorspronkelijke platte vorm verbuigen. Dit kan gebeuren bij zowel kale printplaten als afgewerkte printplaten. Maar in feite zal elke printplaat een lichte kromtrekking vertonen, wat onvermijdelijk is tijdens het laminatieproces bij PCB-fabricageWat dit onderwerp betreft, zijn er IPC-normen, waaronder IPC-6011 en IPC-6012 die een acceptabele kromming van de PCB specificeren. En ze stellen ook verschillende klassen vast met verschillende maximale krommingstoleranties:
| Klasse | Maximale kromtrekkingstoeslag | Voorbeeld voor een printplaat van 400 mm lang |
| klasse 1 | tot 0.2% kromtrekken van de PCB-lengte | kromgetrokken tot 0.8 mm |
| klasse 2 | tot 0.15% kromtrekken van de PCB-lengte | kromgetrokken tot 0.6 mm |
| klasse 3 | tot 0.1% kromtrekken van de PCB-lengte | kromgetrokken tot 0.4 mm |
| klasse 4 | tot 0.05% kromtrekken van de PCB-lengte | kromgetrokken tot 0.2 mm |
Hoe meet je kromtrekken van een printplaat?
Er zijn 5 veelgebruikte methoden om kromtrekken in PCB's te meten:
- Voelermaatmethode
Gebruik voelermaatjes om de kromming tussen de hoge en lage punten van de kromgetrokken printplaat te meten. Dit wordt meestal gebruikt bij grote krommingswaarden.
- Hoogtemeter
Bij deze methode gebruiken we een mechanische of digitale hoogtemeter om het hoogteverschil tussen de hoge en lage punten te meten. Zo krijgen we een nauwkeurig resultaat van de kromtrekking in inches of millimeters.
- ContourGauge
Een contourmeter wordt gebruikt om de vorm van de kromgetrokken printplaat te traceren. Door de meter op het oppervlak te plaatsen, past hij zich aan de contouren van de printplaat aan, waardoor een visuele of meetbare beoordeling van de kromtrekking mogelijk is. Deze methode is vooral handig bij onregelmatig gevormde kromtrekking.
- Optische profielmeter
Deze methode biedt zeer nauwkeurige metingen, waarbij de optische profielmeter wordt gebruikt om de kromgetrokken printplaat te scannen en vervolgens een 3D-profiel van het printplaatoppervlak te maken. Hierdoor kunnen we zelfs de kleinste vervormingen van de printplaat identificeren.
- Eindige Elementen Methode (FEM)
De eindige-elementenmethode is een computationele benadering die kromtrekken van printplaten onder verschillende belastingsomstandigheden kan simuleren en analyseren. Door materiaaleigenschappen en omgevingsfactoren in te voeren, voorspelt FEM mogelijke kromtrekking en helpt het fabrikanten bij het ontwerpen van printplaten met minimale vervormingsrisico's.
Belangrijkste oorzaken van kromtrekken van printplaten
- Stapelasymmetrie
Asymmetrisch geplaatste PCB-lagen veroorzaken kromtrekken van de printplaat. In dit geval worden de thermische spanningen tijdens het verhittingsproces niet gelijkmatig over de printplaat verdeeld. Hierdoor zal de printplaat na afkoeling kromtrekken of verbuigen.
- Ongelijke koperverdeling
Een kromgetrokken printplaat kan ontstaan als het koper in elke laag niet gelijkmatig verdeeld is. In een printplaat kan aanzienlijk meer of minder koper aan de ene kant dan aan de andere kant leiden tot ongelijkmatige uitzetting, wat kromtrekken veroorzaakt.
- Materiaal incompatibiliteit
Verschillende materialen hebben verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten (CTE) en Tg, die tijdens verhitting en afkoeling met verschillende snelheden uitzetten en krimpen. Deze ongelijkmatige spanning zorgt ervoor dat de printplaat kromtrekt, vooral tijdens temperatuurschommelingen in processen zoals reflow-solderen.
- Onjuiste behandeling van het bord
Als je een printplaat te strak vastklemt tijdens golf- of reflowsolderen, kan dit kromtrekken veroorzaken. Wanneer een geklemde printplaat wordt verhit, moet deze op natuurlijke wijze uitzetten. Als je de printplaat vastklemt om uitzetting te voorkomen, kan deze permanent vervormen, vooral als er zware componenten op gesoldeerd moeten worden.
Verder lezen: Golf- en reflow-solderen: wat is het verschil?
- Slechte procescontrole
Tijdens het PCB-productieproces zorgen temperatuurschommelingen in verschillende stappen ervoor dat het printplaatmateriaal herhaaldelijk uitzet en krimpt. Overmatige temperatuurschommelingen of onjuiste procescontrole kunnen leiden tot ernstige kromtrekkingsproblemen.
Hoe voorkom je kromtrekken van de printplaat?
- Technieken voor thermisch beheer
We kunnen de kans op kromtrekken van PCB's verkleinen door effectieve thermische managementtechnieken te implementeren. Bijvoorbeeld door de reflow-soldeerprofielen te optimaliseren om thermische gradiënten te minimaliseren en zo een gelijkmatige verwarming en koeling te garanderen. Daarnaast kunnen we thermische ontlastingsfuncties in PCB-ontwerpen integreren om warmte effectiever af te voeren.
- Geoptimaliseerd PCB-ontwerp
Zorg tijdens het PCB-ontwerpproces voor een evenwichtige plaatsing van de componenten en een geoptimaliseerde trace routing. Daarnaast moeten we symmetrische prepregs tussen de lagen gebruiken en gelijke koperoppervlakken aan beide zijden van de printplaat gebruiken om een gelijkmatige thermische verdeling te behouden en kromtrekken van de printplaat te voorkomen.
- Materiaalkeuze
Bij het kiezen van materialen is het essentieel om materialen te kiezen met compatibele thermische en mechanische eigenschappen, wat het risico op kromtrekken van de printplaat minimaliseert. Overweeg FR4 als substraatmateriaal, omdat dit een goede stabiliteit biedt. Bovendien zijn dunnere substraten beter, omdat ze minder kans op vervorming hebben.
- Uniforme koperverdeling
Zorg ervoor dat de koperfolie gelijkmatig verdeeld is over beide zijden van de printplaat. Dit draagt bij aan een consistente warmtegeleiding en voorkomt kromtrekken van de printplaat. Complementaire lagen moeten een vergelijkbare koperdekking hebben. Dit kan betekenen dat er kopergiet gebruikt moet worden om ongebruikte ruimtes aan één zijde op te vullen. Hierbij is het belangrijk om de juiste spelingen in de ontwerpregels te definiëren, vooral als de gevulde laag een gecontroleerde impedantie moet ondersteunen.
- Bak PCB's vóór montage
Voordat de componenten worden geassembleerd, is het bakken van de printplaat een cruciale stap. Dit proces verwijdert vocht van de printplaat en helpt tegelijkertijd de hars en het laminaat volledig uit te harden en de restspanning te verminderen, waardoor het risico op kromtrekken van de printplaat wordt verminderd.
- Juiste opslag
Het vermijden van het stapelen en correct opslaan van panelen kan ook kromtrekken van de PCB voorkomen. De opslagomgeving moet droog en temperatuurgecontroleerd zijn. Panelen moeten plat en met voldoende ondersteuning worden opgeslagen om buigen of vervormen tijdens de opslag te voorkomen.
Kan kromtrekken van printplaten worden hersteld?
Als er eenmaal kromtrekken van de printplaat optreedt, is het vaak moeilijk om dit volledig te "repareren", vooral wanneer het probleem zich voordoet op een afgewerkte kale printplaat of PCBA. Hoewel lichte kromtrekking kan worden verholpen door de printplaat onder gecontroleerde omstandigheden te reflowen of te bakken om interne spanningen te verminderen, is ernstige kromtrekking meestal onherstelbaar en vereist vervanging. Daarom is het beter om, in plaats van energie te steken in het repareren van een partij kromgetrokken printplaten, de oorzaak te onderzoeken en te voorkomen dat het probleem zich herhaalt.
Conclusie
Het kromtrekken van printplaten (PCB's) is een veelvoorkomend probleem tijdens het productieproces van elektronica. Het is moeilijk te verhelpen als het eenmaal is ontstaan, maar het kan worden voorkomen door de onderliggende oorzaken te identificeren en belangrijke maatregelen te nemen, zoals hierboven vermeld. MOKO Technology, een ervaren PCB- en PCBA-fabrikant met bijna 20 jaar expertise, produceert hoogwaardige printplaten die voldoen aan de IPC- en ISO-normen. Wij garanderen dat de printplaten die wij aan onze klanten leveren, vrij zijn van kromtrekken. Contacteer ons vandaag om uw PCB-project te bespreken en een gratis offerte te ontvangen!
