علت اصلی تاب برداشتن PCB توزیع ناهموار تنش و انتشار تنش ناسازگار در سطح برد است. از طریق همکاری زنجیره ای کامل انتخاب مواد، بهینه سازی طراحی، و کنترل فرآیند، تاب خوردگی را می توان به طور پایدار در چارچوب الزامات استاندارد صنعت کنترل کرد.
منبع اصلی Warpage
عدم تطابق مشخصه مواد: ضریب انبساط حرارتی (CTE) فویل مس، رزین فایبر گلاس و بستر با فرکانس بالا به طور قابل توجهی متفاوت است و نرخ انبساط و انقباض تحت چرخه دما متفاوت است و در نتیجه تغییر شکل ناشی از تنش انباشته داخلی ایجاد می شود. CTE جهت Z در بستر معمولی FR-4 می‌تواند به ۵۰ تا ۷۰ پی‌پی‌ام در درجه برسد، که تفاوت قابل‌توجهی با CTE فویل مس در ۱۷ پی‌پی‌ام در درجه دارد. خطر عدم تعادل استرس در سناریوهای فشار مختلط بیشتر است.
عیوب چیدمان طراحی: ساختار انباشته نامتقارن، تفاوت قابل توجه در پوشش فویل مسی بین دو طرف جلو و عقب، توزیع ناهموار مس در یک منطقه بزرگ، می‌تواند مستقیماً منجر به انقباض ناسازگار در هر دو طرف در طول فرآیند خنک‌سازی شود که دلیل اصلی طراحی تاب برداشتن تخته چند لایه است.
تنش فرآیند تولید: سرعت گرمایش/خنک کردن بیش از حد در مرحله پرس، حکاکی ناهموار، گرم شدن و خنک شدن ناگهانی لحیم کاری با هوای داغ و خزش تخته بالای نقطه Tg در حین پخت ماسک لحیم کاری باعث ایجاد مقدار زیادی تنش پسماند می شود که به تدریج آزاد می شود و در طول پردازش بعدی باعث تاب برداشتن می شود.
اثرات زیست محیطی و ذخیره سازی: PCB ها برای مدت طولانی در معرض محیط های با رطوبت بالا قرار دارند و رطوبت را جذب می کنند. هنگامی که در دمای بالا تحت لحیم کاری مجدد قرار می گیرد، رطوبت به سرعت منبسط می شود و به ساختار بین لایه آسیب می رساند و احتمال تاب برداشتن یا حتی لایه لایه شدن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
طرح کنترل تاب کامل بعدی
1. کنترل منبع انتخاب مواد
اولویت باید به ترکیبات بستری داده شود که با ضریب انبساط حرارتی (CTE) مطابقت دارند. در سناریوهای فشرده سازی مختلط فرکانس بالا، مواد با CTE محور Z مشابه باید تا حد امکان انتخاب شوند، مانند Rogers RO4835 جفت شده با FR-4، که می تواند تاب خوردگی را در 0.7٪ کنترل کند. زیرلایه‌های پایداری بالا را با ساختار داخلی یکنواخت و مقدار Tg بزرگتر یا مساوی 170 درجه به شدت غربال کنید تا خطر تغییر شکل را از سطح اساسی کاهش دهید.
2. تعادل تنش در مرحله طراحی
طراحی انباشته متقارن را به دقت اجرا کنید، به تقارن آینه ای در اطراف مرکز ضخامت صفحه دست یابید و ضخامت صفحه هسته، تعداد ورق های نیمه پخت و توزیع لایه های مس را کاملاً مطابقت دهید. برای تخته های چند لایه، توصیه می شود از ساختار ساندویچی "FR-4/high-frequency core plate/FR-4" برای مقابله با تنش حرارتی استفاده کنید.
نسبت مساحت مس بین دو طرف جلو و عقب را در 1.1:1 کنترل کنید تا از قرار گرفتن مس غلیظ در یک طرف جلوگیری شود. با افزودن موضعی مس، میزان مس باقیمانده روی سطح تخته را متعادل کنید و مشکل جذب و اتلاف حرارت ناهموار را برطرف کنید.
3. بهینه سازی دقیق فرآیندهای تولید
فرآیند پرس یک فرآیند گرمایش بخش‌بندی شده را اتخاذ می‌کند، که با یک منحنی دمای اختصاصی بر اساس داده‌های تجربی DOE سفارشی شده است، سرعت گرمایش و زمان عایق را به دقت کنترل می‌کند، جریان یکنواخت رزین را تضمین می‌کند و از تمرکز تنش موضعی جلوگیری می‌کند.
پس از فشرده‌سازی، عملیات آزادسازی حرارت اضافه می‌شود و پخت مرحله‌ای در محدوده دمایی 150-180 درجه انجام می‌شود تا پیوند متقاطع و پخت کامل رزین را تقویت کند، تنش داخلی باقیمانده را از قبل آزاد کند و خطر تغییر شکل را در طول پردازش بعدی به طور قابل‌توجهی کاهش دهد.
قبل از آنلاین شدن، PCB باید رطوبت زدایی شده و در دمای 150 درجه / 8 ساعت پخته شود تا کاملاً خطر تاب برداشتن ناشی از جذب رطوبت برد را از بین ببرد و با شرایط دمای بالا لحیم کاری بدون سرب سازگار شود.
4. تشخیص و کنترل کمکی
با استفاده از یک آشکارساز تاب خوردگی لیزری، بر اساس استانداردهای IPC، تست صافی پس از هر فرآیند حیاتی برای ایجاد یک سیستم ردیابی کیفیت کامل فرآیند انجام می‌شود. برای صفحات نازک با اندازه بزرگ و تخته های مونتاژ با چگالی بالا، توسط یک حامل مخصوص لحیم کاری جریان مجدد پشتیبانی می شود تا از تغییر شکل ناشی از وزن خود در دمای بالا جلوگیری شود.