มาตรการที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาการโก่งงอของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB)

ปัจจุบันนี้ ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีความต้องการด้านการย่อขนาดและความแม่นยำสูง ทำให้การย่อขนาดของชิ้นส่วนกลายเป็นแนวโน้มการพัฒนาที่สำคัญ เมื่อชิ้นส่วนขนาดเล็กพร้อมสำหรับการประกอบลงบนแผ่น PCB พื้นที่ขนาดใหญ่ จึงจำเป็นต้องมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นต่อความเรียบของแผ่นวงจร ดังนั้น การพิจารณาวิธีลดระดับการโก่งงอของแผ่น PCB จึงกลายเป็นประเด็นสำคัญสำหรับผู้ผลิต PCB

ตามข้อกำหนดการผลิตที่ยืนยันโดยมาตรฐาน IPC-600 การโก่งงอของแผ่น PCB ที่พร้อมเข้าสู่กระบวนการประกอบ SMT ต้องไม่เกิน 0.75% อย่างไรก็ตาม เมื่อเป็นการประกอบชิ้นส่วนขนาดเล็กบนแผงวงจรที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ ข้อกำหนดดังกล่าวกลับไม่สามารถใช้ได้ โดยทั่วไปแล้ว เพื่อให้เป็นไปตามความต้องการของการประกอบชิ้นส่วนขนาดเล็กลงบนแผ่น PCB ที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ ระดับการโก่งงอของ PCB ควรลดลงให้เหลือ 0.5% หรือน้อยกว่า

การวิเคราะห์การบิดงอ

ปัญหาการโก่งงอจะถูกวิเคราะห์เป็นอันดับแรกในส่วนนี้ของบทความ โดยใช้ตัวอย่างแผ่น PCB แบบ 8 ชั้นที่มีขนาด 248 มม.±0.25 x 162.2 มม.±0.20 การโก่งงอของแผ่นนี้ถูกกำหนดให้ต้องไม่เกิน 0.5% แต่การโก่งงอจริงหลังการผลิตล็อตแรกอยู่ในช่วงตั้งแต่ 2.5% ถึง 3.2%

โครงสร้างเลเยอร์ของแผ่นวงจรพิมพ์แบบ 8 เลเยอร์แสดงดังต่อไปนี้

อัตราส่วนเศษตกค้างของทองแดงสำหรับแต่ละชั้นแสดงดังรูปต่อไปนี้

จากการวิเคราะห์ข้างต้น ลักษณะที่โดดเด่นของบอร์ดตัวอย่างนี้คือการกระจายตัวของทองแดงในแต่ละชั้นไม่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ความหนาของทองแดงยังค่อนข้างมาก ส่งผลให้เกิดการโก่งตัวของบอร์ด

แนวทางแก้ไขเพื่อป้องกันการโก่งงอของแผ่น PCB

• แผนงาน#1

วิธีหลักในการปรับสมดุลคราบทองแดงระหว่างชั้นของแผงวงจรคือการเติมพื้นที่เททองแดงในบริเวณว่าง

เพื่อช่วยลดความเค้นจากการเสียรูปของบอร์ด การย่อขนาดแผงด้วยวิธีการจัดวางแผงแบบหมุนถือเป็นแนวคิดที่เหมาะสม สำหรับตัวอย่างแผงวงจรพิมพ์ (PCB) นี้ ควรปรับขนาดแผงจาก 610 มม. x 520 มม. เป็น 610 มม. x 356 มม. การจัดเรียงแผงแบบเดิมคือ 3x2 ในขณะที่แบบหลังคือ 2x2

เนื่องจากมาตรการปรับปรุงข้างต้น อัตราส่วนของเศษทองแดงจึงแสดงไว้ในรูปที่ 3 ด้านล่าง หลังจากการปรับเปลี่ยนดังกล่าว การโก่งตัวถูกปรับให้อยู่ในช่วงตั้งแต่ 2.0% ถึง 2.9% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงที่ชัดเจน แต่ยังคงห่างจากข้อกำหนดที่ 0.5% อยู่เล็กน้อย

•แผนผัง#2

จาก Scheme#1 ได้เพิ่มความแข็งแรงของบอร์ด หลังจากการปรับเปลี่ยนดังกล่าว โครงสร้างเลเยอร์ของแผ่น PCB สามารถแสดงได้ตามรูปต่อไปนี้

การนำแผนงานนี้ไปใช้ทำให้การโก่งตัวของแผ่น PCB อยู่ในช่วง 2.0% ถึง 2.9% เห็นได้ชัดว่าแผนงานนี้ไม่สามารถแก้ปัญหาการโก่งตัวได้ แสดงให้เห็นว่าการโก่งตัวมีความสัมพันธ์กับความแข็งแรงของแผ่นบอร์ดเพียงเล็กน้อย เราจำเป็นต้องเดินหน้าปรับปรุงแผนงานที่ 1 ต่อไป กล่าวคือ ค้นหาวิธีเพิ่มเติมในการสร้างสมดุลของปริมาณทองแดงที่เหลืออยู่

•สคีม#3

ตามแผนผังที่ 1 ควรสลับตำแหน่งระหว่างเลเยอร์ 2 และเลเยอร์ 6 อัตราส่วนของคราบทองแดงในแต่ละเลเยอร์ของแผงวงจรพิมพ์หลังจากใช้แผนผังที่ 3 แสดงดังรูปที่ 5 ด้านล่าง

ตามแผนผังหมายเลข 3 ความโก่งตัวของแผ่น PCB คงอยู่ภายใน 0.5% และยังคงอยู่ที่ 0.5% แม้หลังจากผ่านการบัดกรีรีโฟลว์สองครั้ง ซึ่งสอดคล้องกับความต้องการ นอกจากนี้ การทดลองผลิตจำนวน 300 ชิ้นยังยืนยันถึงความน่าเชื่อถือของแผนผังนี้ ดังนั้น แผนผังหมายเลข 3 จึงให้ประสิทธิภาพดีที่สุดในบรรดาแผนผังทั้งหมด

จากการทดลองข้างต้น เนื่องจากการกระจายตัวของชั้นไดอิเล็กทริกทั้งหมดมีความสม่ำเสมอ การกระจายตัวของทองแดงที่ไม่สม่ำเสมอจึงเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการโก่งงอของแผ่น PCB การปรับสมดุลปริมาณทองแดงคงเหลือในแต่ละชั้นของแผ่น PCB ทำให้การโก่งงอของแผ่นลดลงจากช่วง 2.5% ถึง 3.2% เหลืออยู่ภายในช่วง 0.5% ซึ่งแสดงให้เห็นว่าหัวใจสำคัญของการแก้ปัญหาการโก่งงอของ PCB อยู่ที่การสร้างสมดุลของปริมาณทองแดงคงเหลือระหว่างชั้นไดอิเล็กทริกและชั้นทองแดง ดังนั้น ในแง่ของการโก่งงอระหว่างกระบวนการประกอบ ควรทำให้เกิดความสมดุลผ่านการจัดวางชิ้นส่วน การกระจายความร้อน และการกระจายการประกอบ เพื่อให้สามารถลดการโก่งงอของแผ่น PCB พร้อมทั้งคงไว้ซึ่งคุณภาพของผลิตภัณฑ์

ด้วยการมุ่งสู่การย่อขนาดและความแม่นยำ การลดการโก่งตัวของแผ่น PCB จึงกลายเป็นสิ่งจำเป็น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบอร์ดที่มีความหนาแน่นสูงและใช้ชิ้นส่วนขนาดเล็ก แม้ว่า IPC-600 จะกำหนดค่าการโก่งตัวไว้ที่ 0.75% แต่ข้อกำหนดที่เข้มงวดกว่าผลักดันให้ลดลงเหลือ 0.5% งานวิจัยของเราเกี่ยวกับ PCB แบบ 8 ชั้นระบุว่าการกระจายตัวของทองแดงที่ไม่สม่ำเสมอเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการโก่งตัว โดยการใช้แผนการที่มุ่งเน้นเป็นพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแผนผังหมายเลข 3 ประสบความสำเร็จ เราสามารถลดการโก่งตัวได้อย่างมีประสิทธิผล ตอกย้ำถึงความสำคัญของการรักษาความสม่ำเสมอในการกระจายตัวของทองแดงเพื่อให้ได้ความเสถียรสูงสุดของบอร์ด

เพื่อให้มั่นใจว่าแผงวงจรของคุณมีมาตรฐานประสิทธิภาพสูง สิ่งสำคัญคือการให้ความสำคัญกับการกระจายตัวของทองแดงซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่ง การปรับปรุงดังกล่าวสามารถช่วยลดการบิดงอได้อย่างมาก ส่งผลให้คุณภาพผลิตภัณฑ์ดีขึ้น ขอใบเสนอราคาจาก PCBCart วันนี้ และเรียนรู้ว่ากลยุทธ์ที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการเหล่านี้สามารถนำไปใช้กับโครงการถัดไปของคุณได้อย่างไรเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพ

ขอใบเสนอราคาทันทีสำหรับการประกอบ PCB และการผลิต PCB

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•ปัจจัยที่กำหนดจำนวนชั้นและการกระจายชั้นในแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
•การผลิตแผงวงจรพิมพ์หลายชั้น
•กฎการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ที่สำคัญที่คุณต้องรู้
•องค์ประกอบการออกแบบ PCB ที่มีผลต่อการผลิต SMT