Деформация платы – это непреднамеренное изменение геометрии печатной платы (ПП). Деформация платы – это общий термин, используемый для описания измененной формы ПП, независимо от самой формы (изгиб, скручивание и т. д.). Одной из основных проблем обработки деформированной печатной платы является то, что в процессе пайки может произойти переход, который может повлиять на форму платы. В результате этого предыдущая форма платы может не соответствовать её форме после пайки.
Типичные формы деформации печатной платы
Основный причины деформации печатной платы
1. Конструкция платы: несбалансированные слои/несовпадающие волокна
- В многослойных печатных платах равномерное распределение меди и веса вокруг теоретической центральной линии («нейтральной оси») позволяет минимизировать коробление.
- Эффект изгиба и скручивания обычно возникает из-за того, что слои волокон не расположены перпендикулярно друг другу.
- Большинство распространенных печатных плат основаны на ламинате из нескольких слоев переплетенной стеклоткани и эпоксидной смолы. Эти ламинаты обладают так называемыми вязкоупругими свойствами материала. Это означает, что такие свойства, как эластичность и тепловое расширение, резко меняются выше определенной температуры, называемой температурой стеклования (Tg). При пайке сборки печатной платы ламинат будет подвергаться воздействию температур выше температуры стеклования. Несмотря на то, что эпоксидная смола будет пытаться расширяться во всех направлениях, механические устройства (сквозное отверстие в пластине (PTH) и переходное отверстие) действуют как армирование и ограничивают равномерное расширение. Результатом может быть некоторая степень волны, провисания или изгиба.
- Компоненты могут напрямую влиять на плоскостность печатной платы. Если печатная плата содержит тяжелые радиаторы, тепловые свойства радиаторов приведут к более холодным областям и ограничат локальное расширение. Физически тяжелые компоненты или элементы платы могут служить для приложения веса непосредственно к самым слабым областям (обычно неподдерживаемому центру) и могут вызвать провисание во время переходной фазы. Экранирование или любое механическое устройство, которое будет служить для ограничения движения платы, может привести к неравномерному расширению и, следовательно, отрицательному изменению компланарности.
Примеры элементов конструкции, которые могут деформироваться
Преодоление коробления печатной платы
Для уменьшения коробления традиционно используются поддоны или поддерживающие оснастки. Преимущество такого подхода заключается в том, что плата удерживается на четырёх краях, что обеспечивает её поддержку со всех сторон. Кроме того, использование поддонов упрощает выполнение механических функций по поддержке платы в местах её слабости. Основные недостатки применения поддонов — это дополнительные расходы и снижение гибкости в различных условиях эксплуатации.
В настоящее время наиболее распространённой функцией машины для уменьшения коробления является боковой зажим как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Функциональность таких систем ограничена из-за того, что плата в большинстве случаев удерживается и зажимается только по двум краям, а не по четырём.
В большинстве случаев изменение фактической формы печатной платы не повторяется. Изменения платы происходят преимущественно во время циклов предварительного нагрева, а также в процессе селективной пайки, которая требует локального нагрева для пайки определённых компонентов.
Для эффективного реагирования на эти факторы необходимо использовать замкнутую систему обнаружения в режиме реального времени. Отображение рельефа платы перед каждым циклом нагрева дает противоречивые результаты.
Добавление нескольких точек мониторинга позволяет системе измерять любое изменение высоты платы. В случае обнаружения деформации машина автоматически скорректирует высоту пайки. Система способна воспроизводить сложные контуры, которые могут значительно отличаться по направлению и форме от контура одной платы к другой.
