Які можуть бути причини виникнення дуги на друкованій платі під час монтажу, якщо температурний профіль залишається незмінним?
Метт Стівенсон (Matt Stevenson), директор з маркетингу Sunstone Circuits, в одному із своїх блогів сказав: «Як в процесі виробництва, так і в процесі монтажу друкованої плати є ряд факторів, які можуть впливати на рівність поверхні друкованої плати. Деякі з цих факторів можуть змінюватися з часом, головним чином залежно від засобів контролю, застосованих у процесі виробництва та монтажу.
З боку виробництва деформація плати може бути спричинена змінами у матеріалі, який використовується, змінами у шарах плат або змінами у виробничому процесі. Найпоширенішою причиною у процесі виробництва, є відсутність контролю температури (тобто великі коливання) під час ламінування, термічного затвердіння паяльної маски, процесу HAL або оплавлення з метою отримання рівної поверхні на рівні готової плати. Коливання температури можуть спричинити напругу або деформацію матеріалу, який збільшується під час повторного нагрівання друкованої плати, цього разу в процесі монтажу.
Іноді оператори прогрівають друковані плати перед монтажем, щоб вирішити інші проблеми з якістю, наприклад, дегазацією, однак цей крок також може спричинити напругу всередині друкованої плати. Іншим можливим джерелом є погане закріплення плати під час етапу пайки хвилею (проблема тим більша, чим більша плата).
Моделювання дугового відхилення друкованої плати © Doosan Electronics
Останньою причиною, яка може спричинити деформацію плати, є сам дизайн друкованої плати. Якщо у конструкції є дисбаланс міді (шар до шару) або товщина діелектрика по всій конструкції незбалансована, це також може бути причиною стресу та навантаження на плату. Позитивний вплив на стійкість конструкції до спотворень відбувається за рахунок рівномірного розподілу плоских і сигнальних шарів в структурі, використання постійних товщин діелектрика (хоча б симетрично, зверху вниз) і ретельного розподілу міді по окремих шарах при нанесенні трафарету.»
Фріц Байл (Fritz Byle), інженер-технолог компанії Astronautics, дещо розширює перелік цих проблем: «Є чотири основні причини, на які слід звернути увагу:
- Дизайн друкованої плати (дисбаланс міді)
- Виробництво друкованої плати (помилка у процесі)
- Проблеми з закріпленням друкованої плати (вигин під дією сили тяжіння)
- Механічні напруги в печі конвеєра».
Новим у цьому переліку є останній пункт – піч конвеєра. Фріц пояснює наявність цього пункту наступним чином: «Потрібно подивитись на конвеєр печі та переконатися, що його ширина не надто вузька для плати. Навіть якщо така проблема не спостерігається на вході в піч, вона може виникнути всередині печі з двох причин: непаралельні рейки та незначне збільшення розміру друкованої плати через нагрівання. З іншого боку, якщо піч має центральну опору, переконайтеся, що вона розташована належним чином і не піднімає центр плати».
Вигин друкованої плати в процесі монтажу © Electronic Maker
З іншого боку, досить глибоко проблему вигину друкованої плати через її конструкцію вивчив Майкл Джей Гей (Michael J Gay ) з Isola Laminate Systems. Він пише: «Мідь має CTE (коефіцієнт теплового розширення) 17 ppm в порівнянні з CTE ламінату в діапазоні 11-24 ppm по осі x-y. Діелектрики з низьким вмістом смоли мають низькі значення CTE, а діелектрики з високим вмістом смоли мають високі значення CTE по осі x-y. Це може призвести до наступних проблем:
- Незбалансований розподіл міді в площині x-y
- Незбалансованість міді, тобто важкий шар міді проти легкого шару міді по осі Z
- Незбалансованість конструкції діелектрика
- Використання різних (несумісних) матеріалів – гібридна конструкція
Навіть якщо мають місце деякі з наведених вище факторів, виробничий процес може зменшити або збільшити схильність друкованих плат до згинання або скручування. Зокрема, проблеми можуть виникнути на етапі ламінування. До згинання та скручування можуть призвести:
- Надто швидке охолодження від температури затвердіння, особливо в перші хвилини процесу охолодження в пресі. Ця проблема досить поширена при використанні холодного преса і холодної води. Надто швидке охолодження є найпоширенішою причиною вигинів, але цього можна легко уникнути, адаптувавши процес до рекомендацій виробників ламінату. Важлива не стільки середня швидкість охолодження, скільки максимальна швидкість на будь-якому етапі процесу.
- Неправильне налаштування циклу пресування призводить до великих коливань температури в шарах та нерівномірного затвердіння окремих шарів.
- Дефекти преса, такі як несправність нагрівального елемента, що спричиняє неправильний розподіл температури по валику преса.
- Надмірна сила, яка прикладається для відокремлення плат від панелі, також може деформувати плату. Панелі, як правило, злипаються, і оператор їх часто силоміць роз’єднує».
І ще одне важливе зауваження: «Якщо ви ремонтуєте вигнуту плату і нагріваєте її під навантаженням, то охолоджувати її потрібно дуже повільно. Є багато причин не використовувати цей метод для виправлення друкованих плат, але іноді це просто необхідно. Крім того, завжди враховуйте можливість пошкодження поверхні та зниження здатності до паяння».
За матеріалами сайту https://tek.info.pl
Лайкнути
Твітнути