ในการผลิตและการใช้งานแผงวงจรพิมพ์ การบิดเบี้ยวเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ การบิดงอของบอร์ด PCB อาจไม่เพียงแต่นำไปสู่การบัดกรีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ดี ทำให้เกิดความล้มเหลวในการเชื่อมต่อไฟฟ้า แต่ยังส่งผลต่อความแม่นยำในการประกอบโดยรวมของผลิตภัณฑ์และลดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นการใช้แผนการควบคุมการบิดเบี้ยวของบอร์ด PCB ที่มีประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงคุณภาพของบอร์ด PCB และรับประกันการทำงานที่เสถียรของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
1 การวิเคราะห์สาเหตุของการบิดเบี้ยวของบอร์ด pcb
ปัจจัยทางวัตถุ
ความแตกต่างในลักษณะของบอร์ด: บอร์ด PCB ประเภทต่างๆ เช่น FR-4, CEM-3 ทั่วไป ฯลฯ มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนที่แตกต่างกัน ในระหว่างกระบวนการผลิต PCB เมื่ออยู่ระหว่างการเชื่อมที่อุณหภูมิสูง-และกระบวนการอื่นๆ การขยายตัวทางความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของแต่ละชั้นของบอร์ดอาจทำให้เกิดความเครียดภายในได้ง่าย ซึ่งนำไปสู่การบิดงอ ตัวอย่างเช่น บอร์ด FR-4 มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนค่อนข้างมากในทิศทางแกน Z ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง การขยายตัวในทิศทางของแกน Z จะมากกว่าการขยายในแกน X และ Y ลักษณะการขยายตัวแบบแอนไอโซทรอปิกนี้จะเพิ่มความเสี่ยงของการบิดงอ
การยึดติดด้วยฟอยล์ทองแดงกับซับสเตรต: ฟอยล์ทองแดงซึ่งเป็นส่วนสำคัญของวงจรแบกบอร์ด PCB อาจส่งผลต่อระดับการบิดเบี้ยวเนื่องจากการยึดเกาะกับซับสเตรต หากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างฟอยล์ทองแดงและซับสเตรตไม่สม่ำเสมอในระหว่างกระบวนการเคลือบ การแยกหรือการเคลื่อนตัวสัมพัทธ์ระหว่างฟอยล์ทองแดงกับซับสเตรตอาจเกิดขึ้นได้เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงและความเครียดเชิงกลในระหว่างการประมวลผลและการใช้งานในภายหลัง นำไปสู่การบิดเบี้ยวของบอร์ด PCB
ปัจจัยการออกแบบ
รูปแบบวงจรที่ไม่สม่ำเสมอ: รูปแบบวงจรที่ไม่สม่ำเสมอบนบอร์ด pcb อาจทำให้เกิดการกระจายความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอบนบอร์ดได้ หากการกระจายฟอยล์ทองแดงในบางพื้นที่มีความหนาแน่นมากเกินไป ในขณะที่พื้นที่อื่น ๆ ค่อนข้างเบาบาง ในระหว่างการประมวลผลความร้อน พื้นที่หนาแน่นของฟอยล์ทองแดงจะดูดซับความร้อนมากขึ้นและขยายตัวในระดับที่มากขึ้น ก่อให้เกิดความแตกต่างความเค้นภายในขนาดใหญ่กับพื้นที่กระจัดกระจายของฟอยล์ทองแดง ซึ่งส่งเสริมให้บอร์ด pcb บิดเบี้ยว ตัวอย่างเช่น ในการออกแบบบอร์ด PCB ของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง-บางประเภท พื้นที่ที่อุปกรณ์ไฟฟ้ากระจุกตัวอยู่จะมีพื้นที่ฟอยล์ทองแดงขนาดใหญ่และมีความหนาหนา หากเลย์เอาต์ไม่สมเหตุสมผลก็อาจทำให้บอร์ดเสียรูปในบริเวณนั้นได้ง่าย
ความหนาและขนาดของบอร์ดไม่ตรงกัน: ความหนาและขนาดของบอร์ด PCB มีความสัมพันธ์ตามสัดส่วนบางอย่าง เมื่อความหนาของบอร์ดบางเกินไปและขนาดใหญ่เกินไป ความแข็งแกร่งของบอร์ดจะไม่เพียงพอ และได้รับผลกระทบจากแรงภายนอกและความเครียดจากความร้อนได้ง่ายในระหว่างการประมวลผลและการใช้งาน ส่งผลให้เกิดการบิดเบี้ยว ในทางตรงกันข้าม หากความหนาของบอร์ดใหญ่เกินไปและมีขนาดเล็กเกินไป อาจเพิ่มต้นทุนเนื่องจากการออกแบบที่มากเกินไป และอาจทำให้เกิดการบิดเบี้ยวระหว่างการประมวลผลเนื่องจากความเข้มข้นของความเครียด
ปัจจัยกระบวนการผลิต
ปัญหากระบวนการอัด: การอัดเป็นกระบวนการสำคัญในการผลิตบอร์ด PCB หากอุณหภูมิการกด ความดัน และเวลาไม่ได้รับการควบคุมอุณหภูมิอย่างเหมาะสม อาจทำให้เกิดการยึดเกาะที่หลวมหรือไม่สม่ำเสมอระหว่างชั้นต่างๆ ภายในบอร์ด ส่งผลให้เกิดความเครียดภายในและการบิดงอ ตัวอย่างเช่น หากอุณหภูมิการกดสูงเกินไปหรืออัตราการทำความร้อนเร็วเกินไป แผ่นจะอ่อนตัวลงมากเกินไปและมีแนวโน้มที่จะเสียรูปภายใต้แรงกดดัน แรงกดอัดที่ไม่สม่ำเสมอสามารถนำไปสู่การยึดเกาะที่ไม่สอดคล้องกันระหว่างส่วนต่างๆ ของบอร์ด ส่งผลให้เกิดการบิดงอ
2 โครงการควบคุมการบิดเบี้ยวของบอร์ด pcb
การเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกวัสดุ
การจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อน: เมื่อเลือกบอร์ด PCB พยายามเลือกวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนใกล้เคียงกันในทุกทิศทาง เพื่อลดความเครียดภายในที่เกิดจากความแตกต่างของการขยายตัวเนื่องจากความร้อน สำหรับสถานการณ์การใช้งานบางสถานการณ์ที่ต้องการการบิดงอที่สูงมาก เช่น บอร์ด PCB ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้านการบินและอวกาศ อาจพิจารณาวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำและไอโซโทรปี เช่น พื้นผิวเซรามิก สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป สามารถคัดกรองค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของบอร์ด FR-4 ประเภทต่างๆ และเปรียบเทียบได้เพื่อเลือกบอร์ดที่เหมาะกับความต้องการในการออกแบบผลิตภัณฑ์มากกว่า
รับประกันคุณภาพของฟอยล์ทองแดงและซับสเตรต: เลือกฟอยล์ทองแดงและซับสเตรตที่เชื่อถือได้เพื่อให้แน่ใจว่ามีการยึดเกาะที่ดีระหว่างกัน ในระหว่างกระบวนการจัดซื้อ มาตรฐานคุณภาพของวัตถุดิบได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด และมีการทดสอบพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความหยาบและความบริสุทธิ์ของฟอยล์ทองแดง ปริมาณเรซินของสารตั้งต้น และการกระจายตัวของเส้นใยแก้ว ตัวอย่างเช่น การใช้ฟอยล์ทองแดงกับพื้นผิวที่ได้รับการดูแลเป็นพิเศษจะช่วยเพิ่มการยึดเกาะกับพื้นผิว และลดความเสี่ยงของการแยกตัวระหว่างฟอยล์ทองแดงและพื้นผิวในระหว่างการประมวลผล
การป้องกันในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ
เค้าโครงวงจรที่เหมาะสม: ในการออกแบบบอร์ด PCB เค้าโครงวงจรควรสม่ำเสมอที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ฟอยล์ทองแดงกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง สำหรับส่วนประกอบที่มีพลังงานสูงและการสร้างความร้อนสูง ควรมีการกระจายและจัดเรียงอย่างเหมาะสม และ-แผ่นทองแดงกระจายความร้อนในพื้นที่ขนาดใหญ่ควรใช้สำหรับการกระจายความร้อน ขณะเดียวกันก็ให้แน่ใจว่าแผ่นทองแดงกระจายความร้อนสม่ำเสมอเพื่อปรับสมดุลความเครียดบนบอร์ดในระหว่างการประมวลผลความร้อน ตัวอย่างเช่น เมื่อออกแบบเมนบอร์ดคอมพิวเตอร์ สายจ่ายไฟและแผ่นทองแดงกระจายความร้อนของชิปกำลังสูง- เช่น CPU และ GPU จะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันบนเมนบอร์ดเพื่อลดการบิดเบี้ยวที่เกิดจากความหนาแน่นของฟอยล์ทองแดงในท้องถิ่น
ปรับอัตราส่วนความหนาของบอร์ดต่อขนาดให้เหมาะสม: คำนวณและกำหนดอัตราส่วนความหนาของบอร์ดต่อขนาดอย่างเหมาะสมตามข้อกำหนดการใช้งานจริงของบอร์ด PCB เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและความแข็งแรงทางกล ให้เลือกความหนาของแผ่นที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงความแข็งแกร่งของแผ่น สำหรับบอร์ด PCB ขนาดใหญ่ ความสามารถในการป้องกันการบิดเบี้ยวสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มโครงเสริมความแข็งแรง หรือใช้โครงสร้างบอร์ดหลาย- ตัวอย่างเช่น ในการออกแบบบอร์ด PCB ขนาดใหญ่สำหรับอุปกรณ์ควบคุมทางอุตสาหกรรม โครงเสริมจะถูกติดตั้งไว้ที่ขอบและส่วนสำคัญของบอร์ด ช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งโดยรวมของบอร์ดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดการบิดเบี้ยว
การปรับปรุงกระบวนการผลิต
การควบคุมกระบวนการกดที่แม่นยำ: ในกระบวนการกด อุปกรณ์การกดขั้นสูงและระบบควบคุมถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมอุณหภูมิ การกด และเวลาอย่างแม่นยำ พัฒนากราฟกระบวนการบีบอัดที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าบอร์ดได้รับความร้อนและบีบอัดอย่างสม่ำเสมอในระหว่างกระบวนการบีบอัด และแต่ละชั้นได้รับการยึดเหนี่ยวอย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น การใช้ความร้อนแบบแบ่งส่วนและกระบวนการเชื่อมด้วยแรงดันคงที่ เรซินจะไหลที่อุณหภูมิต่ำกว่าเพื่อเติมเต็มช่องว่างระหว่างชั้นของกระดาน จากนั้นอุณหภูมิจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงอุณหภูมิในการบ่ม ขณะเดียวกันก็รักษาแรงดันให้คงที่เพื่อบ่มกระดานได้เต็มที่ และลดการสร้างความเครียดภายใน