ЗГИНАННЯ ДРУКОВАНОЇ ПЛАТИ В ПРОЦЕСІ ОПЛАВЛЕННЯ

На цього матеріалу нас надихнуло питання, яке ми прочитали у популярному блозі щодо такої проблеми: «Нещодавно ми помітили проблему з вигином однієї з друкованих плат, які ми збираємо. На платі встановлено, серед іншого, 40-мм BGA з вбудованим радіатором. На виробництві ми використовуємо тризонну піч оплавлення і все було гаразд принаймні шість місяців. Однак нещодавно ми помітили проблему з вигином друкованої плати до центру. Ми нічого не змінювали в нашому процесі, і не знаємо з чого почати пошук проблеми.»

Приклад деформованої друкованої плати можна знайти на © iPCB

Причини такого явища можна поділити на такі види.

1.Технологічні помилки.

• Невірний вибір печі оплавлення. Як видно з самого запитання, на цьому виробництві використовується тризонна піч. Така піч не дає необхідної гнучкості для пайки великих корпусів BGA. Більшість компаній зараз використовують принаймні чотири-п’ять зон для пайки зі свинцем, та шість-сім зон для пайки без свинцю. 40-мм BGA дає вам 1600 квадратних міліметрів площі: це досить великий корпус із вбудованим радіатором. У цьому випадку краще було б подумати про піч з 10 або 12 зонами для забезпечення рівномірного прогріву плати та стабільності результатів пайки.
• Відсутність періодичного контролю профілю процесу оплавлення. Це може призвести до зміни технічного процесу, тож тестування профілю оплавлення за допомогою належним чином відкаліброваного профілометра та спеціальної тестової плати вкрай необхідне, адже тризонні печі зазвичай не характеризуються найвищою якістю та з часом можуть втратити початкові характеристики: вентилятор, нагрівачі чи датчики температури можуть втратили свої початкові параметри.
• Обслуговування печі. Перевіряйте отвори для випуску повітря з печі. Крім того, накопичення флюсу на частинах печі може обмежити температурний потік примусової конвекції, спричиняючи нерівномірне нагрівання плат.
• Орієнтація великих платпід час їх проходження через піч оплавлення. Спробуйте розмістити друковану плату більшого розміру паралельно транспортеру печі, щоб уникнути нерівномірного нагрівання між краєм друкованої плати та її центром, а також спробуйте зробити додаткову підтримку центру друкованої плати.
• Неправильний спосіб розділення друкованих плат.Для розділу (відокремлення) друкованих плат використовуйте метод V-score (V-образне різання) замість типового злому.
• Вологопоглинання друкованої плати.Зазвичай друковані плати постачаються у вакуумній упаковці, але іноді, особливо під час транспортування, вона псується, або ж плати на виробництві заздалегідь виймають з вакуумної упаковки та зберігають у вологому середовищі. Спробуйте витримати плату що найменше впродовж 2 годин при температурі 80-100 ⁰С. Потім дайте їй охолонути до кімнатної температури і тільки після цього передавайте її на збірку.

2. Помилки у дизайні плати.

Однією з розповсюджених помилок є дисбаланс міді в друкованій платі.

Невірне та вірне розташування шарів друкованих плат викликає дисбаланс у міді, що призводить до викривлення. Фото: © Pillarhouse

Дуже часто, нижній шар складається здебільшого з суцільної міді, а верхній шар містить рідко розташовані доріжки. Введення мідної сітки значно покращить конструкцію шарів, забезпечивши більший опір вигину, а також забезпечивши кращі показники ЕМС.

3. Зміни у процесі виробництва друкованих плат

Досить часто прототипи друкованих плат працюють ідеально, а потім деформуються під час серійного виробництва. Дуже ймовірно, що постачальник друкованих плат використовує іншого виробника, коли замовляє велику кількість плат. Цей виробник може самостійно (якщо це чітко не прописано у документації на плату) змінити параметри шарів плати, як то товщина міді та ламінату. Також новий виробник плат може використовувати сировину з іншими температурними параметрами.

Цей перелік не є вичерпним, але з точку зору наших технологів та інженерів його виконання та періодичний контроль дозволяє позбутися проблем вигину плат на етапі пайки у 99% випадків.

За матеріалами сайту https://tek.info.pl