Моя печатная плата деформировалась за одну ночь! Сборочные линии остановились, потому что погнутые платы не паяются. Ваша прибыль исчезает, когда погнутые печатные платы выходят из строя. Я обнаружил, что быстрые действия могут спасти некоторые платы.
Небольшое коробление можно устранить контролируемым нагревом, но в тяжёлых случаях требуется полная замена. Термообработка восстанавливает форму слегка погнутых плат, снимая внутренние напряжения в структуре платы.
Давайте разберёмся, почему возникает коробление и как с ним бороться. Ниже приведены критически важные вопросы по сборке печатных плат.
Какова максимально допустимая деформация для надёжной сборки печатных плат?
Деформированные печатные платы мгновенно портят соединения паяльной пасты. Ваша сборочная линия приводит к отказам, если деформация превышает допустимые значения. Во время посещения завода я узнал, что точные допуски имеют значение.
Стандартные правила IPC устанавливают максимальный допуск коробления 0,75% для пайки оплавлением. Ручная сборка допускает 1,5% для базовых компонентов. Превышение этих пределов приводит к разрывам цепей или проблемам с «надгробным камнем».
Три ключевых фактора, определяющих допуск коробления
Необходимо проанализировать, как условия применения и материалы формируют пределы коробления. Допуск зависит от методов сборки и сложности конструкции.
Влияние размера компонента
Маленьким кристаллам требуется более точная плоскостность, поскольку точки паяльной пасты остаются маленькими. Более крупные компоненты выдерживают больший изгиб без повреждений.
| Размер компонента | Максимальный допуск коробления |
|---|---|
| 0201 или меньше | 0,5% или меньше |
| Стандартные микросхемы | 0,75% |
| Разъемы | 1,5% |
Влияние теплового профиля
В моих тестах нагрев печи оплавления увеличивает существующее коробление примерно на 20%. Тщательно устанавливайте параметры оплавления, чтобы избежать излишнего изгиба.
Выбор материала
Высокотемпературные ламинаты лучше противостоят короблению на этапах горячего оплавления. Дешёвый FR-4 легко гнётся при температуре выше 150 °C.
Всегда проверяйте платы перед сборкой. Измеряйте процент коробления при комнатной температуре с помощью подходящих инструментов.
Какие материалы и процессы вызывают коробление печатных плат?
Из-за коробления мои первые партии прототипов постоянно теряли качество. Реакции материалов во время производства приводят к внутренним изгибам платы. Ваши решения по проектированию приводят к этим распространённым причинам отказов.
Дисбаланс медных слоёв и тонкие сердечники приводят к неравномерному напряжению внутри печатных плат. Поглощение влаги приводит к расширению материалов перед оплавлением, что приводит к необратимому короблению после циклов нагрева.
Четыре основные причины коробления
Понимание каждой причины помогает предотвратить будущие повреждения. В моих журналах отказов преобладают ошибки, связанные с влажностью и давлением материала.
Асимметричное расположение слоёв
Теперь я балансирую внутренние медные слои. Один толстый слой только с одной стороны изгибает платы при охлаждении.
Плохой контроль ламинирования
Неравномерный нагрев или давление в ламинирующих машинах вызывают внутренние напряжения. В моём худшем случае коробление составило 2% из-за неправильного обращения с плитами на заводе.
Повреждения от теплового удара
Быстрое охлаждение печи или неравномерный нагрев приводят к неравномерному деформированию плат. Медленное охлаждение ниже температур Tg, так как резкие перепады температуры усугубляют деформации.
Проблемы разбухания из-за влаги
Хранение печатных плат во влажных местах увеличивает количество скрытой влаги, которая раздвигает слои при нагревании на этапе сборки.
По возможности предварительно просушите платы перед пайкой оплавлением. Выбор симметричных конструкций и ламинатов с низким коэффициентом теплового расширения значительно снижает риски в процессе производства печатных плат.
Как точно измерить коробление печатной платы?
Визуальное определение коробления приводит к дорогостоящим ошибкам при доработке. Ваш метод с ручным полотенцем не подходит для крошечных деформаций! Точные данные помогают решить вопрос ремонта или замены.
Лазерные сканеры создают цифровые карты коробления для всей панели печатной платы. Я предпочитаю тестирование на теневой муар, потому что оно быстро показывает процент изгиба при комнатной температуре.
Три профессиональные измерительные системы
Каждый метод подходит для разных ситуаций. Я опробовал все эти системы при сбоях и ремонте плат.
Анализ теневого муара
Проецирование искажений рисунка на платы создаёт визуальные карты коробления. Я получаю процентные оценки в течение 5 минут с помощью нашего контрольного оборудования. Лучше всего работает во время предсборочного контроля.
Координатно-измерительные машины
Датчики КИМ точно, но медленно отображают сотни точек поверхности. Я использую их для ручной диагностики критических проблем с размещением компонентов в сборках.
Лазерные дальномеры
Инфракрасный лазерный луч проходит через платы для построения 3D-моделей коробления. Моя самая быстрая система выдаёт отчёты, показывающие зоны коробления, требующие термообработки.
| Метод | Скорость | Точность | Лучший вариант использования |
|---|---|---|---|
| Теневой муар | Быстрый | Средний | Производственный скрининг |
| Лазерный сканер | Средний | Высокий | Анализ НИОКР |
| КИМ | Медленный | Самый высокий | Диагностика отказов |
Во время тестирования расположите платы ровно и записывайте измерения вдали от краев. Достоверные данные позволяют принимать решения о термообработке без отходов.
Заключение
Устраните незначительные деформации печатной платы осторожным нагревом, но замените поврежденные корпуса. Предотвратите будущие деформации, балансируя материалы и контролируя влажность. Точные измерения помогают выбрать правильный вариант ремонта.
