Els estàndards de planitud de les plaques de circuit imprès són molt importants per a un bon rendiment. La corba i la torsió són les maneres en què una placa de circuit imprès es pot doblegar. La corba és quan la placa es corba al llarg de la seva longitud. La torsió és quan les cantonades estan a diferents altures. Aquests problemes poden dificultar el muntatge i perjudicar el funcionament de la placa de circuit imprès. Les normes IPC-6011 diuen que els circuits s'han d'equilibrar i construir igual a banda i banda. Això ajuda a evitar la corba i la torsió. Quan els pesos de coure són de 3 oz/ft² o més, calen normes més estrictes. El control de la planitud manté la placa de circuit imprès estable i elimina la necessitat de peces de suport addicionals.
La curvatura i la torsió canvien la plana d'una placa de circuit imprès i decideixen si la placa de circuit imprès passarà les normes més estrictes de la indústria.
Sortides de claus
La curvatura i la torsió fan que les plaques de circuit imprès es dobleguin, cosa que pot perjudicar el seu funcionament. És important controlar la curvatura i la torsió. – L'ús d'eines IPC-TM-650 comprova la planitud aviat. Això ajuda a trobar problemes ràpidament i garanteix que les plaques segueixin les normes. – La fabricació de plaques de circuit imprès amb coure uniforme i punts de peça intel·ligents ajuda a evitar la curvatura i la torsió en la fabricació. – L'elecció de bons materials i el gruix adequat manté les plaques de circuit imprès fortes. Això fa que sigui menys probable que es dobleguin per la calor o l'aigua. – Parlar bé entre fabricants i clients ajuda a solucionar els problemes més ràpidament i fa que les plaques de circuit imprès siguin millors.
Estàndards de planitud de PCB
Arc i gir
La planitud de la placa de circuit imprès (PCB) significa com de suau i uniforme és la placa. La curvatura i la torsió són les principals maneres en què una placa pot perdre planitud. La curvatura es produeix quan les quatre cantonades toquen la taula, però la del mig puja. La torsió es produeix quan tres cantonades es toquen, però una cantonada és més alta o més baixa. Aquests problemes poden aparèixer durant la fabricació de la placa, especialment després dels passos d'escalfament. La curvatura pot arribar a ser de fins a 0.47 mm i canvia amb el material de la placa i la calor. La torsió es produeix quan la placa gira al llarg de la seva diagonal, de manera que una cantonada està amunt o avall.
L'arquejament i la torsió no segueixen un patró normal. Els diferents materials i la calor durant la soldadura provoquen aquests canvis. La gent utilitza mètodes especials per comprovar l'arquejament i la torsió. Miren la placa, utilitzen eines de planitud i, de vegades, escaneig 3D. Normes com l'IPC-TM-650 2.4.22 expliquen com mesurar i acceptar plaques per a l'arquejament i la torsió.
La taula següent mostra la màxima curvatura i torsió permesa per a cada tipus de tauler:
Tipus de placa | Arquejament i gir màxims (%) |
|---|---|
Amb dispositius de muntatge superficial | 0.75% |
Sense SMD | 1.5% |
Aquests límits provenen de les normes IPC 2422-1 i IPC 2422-2. Aseguren que les plaques funcionin bé, fins i tot si es dobleguen una mica.
Per què importa la planitud
La planitud és molt important per al bon funcionament d'una placa de circuit imprès. La curvatura i la torsió poden dificultar la col·locació de les peces a la placa. Si la placa no és plana, és possible que les peces no encaixin correctament i que la soldadura no s'enganxi bé. Això pot causar circuits oberts o punts febles.
Els estudis demostren que les plaques de circuit imprès planes duren més i funcionen millor. Massa corba o gir exerceix tensió sobre les unions de soldadura. La manera com es fixa la placa, com ara on es posen els cargols, canvia la seva flexió. Els cargols lluny de les peces importants ajuden a que les unions de soldadura durin més. Si els cargols uneixen la placa de circuit imprès a coses que s'expandeixen de manera diferent amb la calor, les unions de soldadura es poden trencar fins a un 60% abans. Les proves i els models informàtics mostren que els plans de suport canvien on comencen les esquerdes i quant duren les unions de soldadura.
Els investigadors van descobrir que les plaques de circuit imprès més planes donen millors resultats en la fabricació de plaques. Les plaques amb menys coplanaritat tenen menys problemes de soldadura. Per exemple, amb una coplanaritat de 0.177 mm, la probabilitat que una soldadura s'obri és d'aproximadament l'1%. Les plaques que superen les proves solen ser més planes que les que no. On s'assenta la placa al panell i com es trenca també importen, però l'equilibri i el material del coure no canvien gaire les coses.
El control de la curvatura i la torsió no es limita a seguir les normes. Ajuda a que totes les plaques de circuits impresos funcionin bé i durin més a la vida real.
Mètodes de mesura
IPC-TM-650
Els enginyers utilitzen diferents maneres de comprovar la planaitat d'una placa de circuit imprès. L'estàndard IPC-TM-650 explica com comprovar la curvatura i la torsió. Per fer-ho, es col·loca la placa sobre una superfície plana. A continuació, es mesuren els punts més alts i més baixos. La gent utilitza eines o càmeres especials per a això. Algunes eines comunes són el moiré d'ombres, la projecció de franges i el mesurament confocal. Aquestes eines poden trobar canvis d'alçada molt petits, de vegades tan petits com 5 micròmetres. Alguns dissenyadors volen comprovacions encara més exactes, com ara 1 o 3 micròmetres.
Per mesurar la planitud, heu de seguir alguns passos:
Primer enforneu la taula per eliminar l'aigua.
Pinta la pissarra de blanc perquè les càmeres hi puguin veure millor.
Talla la taula perquè càpiga al forn.
Col·loqueu els termoparells a prop de la zona de prova, però no dins.
Feu servir calor que pugi lentament, entre 0.5 °C i 1.0 °C cada segon.
L'estàndard IPC-TM-650 també diu que cal comprovar els panells grans abans de tallar-los en taulers més petits. Això garanteix que tots els taulers estiguin bé abans de muntar-los.
Límits acceptables
Hi ha regles clares sobre com de plana ha de ser una taula. Els números correctes depenen del tipus de taula que sigui i de com s'utilitzarà. La taula següent mostra els límits principals:
Tipus de placa | Límit d'arc i gir (%) |
|---|---|
Plaques de circuits impresos de muntatge superficial | 0.75 |
Altres tipus de tauler | 1.5 |
Les plaques també han de tenir el gruix correcte i vores llises. Si una placa és més gruixuda que 31 mil·límetres, ha d'estar dins del ±10% del gruix correcte. Les plaques més primes només poden estar desviades de ±3 mil·límetres. Si una placa es doblega més del 0.75%, no està bé per a la majoria de treballs. Aquestes regles ajuden a garantir que les plaques funcionin bé quan es fabriquen i s'utilitzen.
Seguint aquestes proves d'arc i gir, les empreses poden fabricar taulers que compleixin les normes i no fallin tant.
Factors que influeixen en la planitud de la PCB
Disseny i maquetació
La manera com dissenyeu i disposeu una placa de circuit imprès canvia la seva planabilitat. Els enginyers intenten mantenir el coure uniforme a banda i banda. Si un costat té més coure, la placa es pot doblegar. Això passa quan la placa es refreda. Un apilament equilibrat ajuda a aturar aquest problema. Es col·loquen traces i plans per distribuir l'estrès. Els retalls o ranures grans poden crear punts febles. Aquests punts febles fan que sigui més probable que es doblegui o es torci durant la laminació. On col·loqueu les peces i els forats també importa. Les bones eleccions en el disseny ajuden a evitar que es dobleguin. Això fa que la placa de circuit imprès funcioni millor i duri més.
Consell: Mantenir el coure uniforme i col·locar les peces en punts adequats ajuda a evitar que es torci i es torci quan fent una placa de circuit.
Materials i gruixos
Els materials i el gruix que trieu determinen com de plana serà la placa de circuit imprès. Diferents materials actuen de manera diferent amb la calor i l'aigua. El FR4, el tefló i els substrats flexibles tenen característiques especials. El FR4 té un CTE mitjà, però el CTE del tefló és molt més alt. Els substrats flexibles necessiten una cura addicional per mantenir-se plans. Quan aquests materials s'escalfen durant la laminació, creixen i es contrauen a diferents velocitats. Això pot fer que la placa es doblegui o es torci.
El gruix de la placa també importa molt. Les plaques primes es dobleguen o es torcen més fàcilment. Les plaques gruixudes no es dobleguen tant, però poden ser massa rígides. La taula següent mostra com el material i el gruix canvien la planitud i la tolerància:
Paràmetre | Descripció | Impacte en la planitud i les toleràncies de les plaques de circuit imprès |
|---|---|---|
Tipus De Material | FR4, Tefló, Substrats flexibles | Els diferents CTE fan que les plaques es deformin o es contreguin; el tefló és més difícil de mantenir pla, els substrats flexibles necessiten una cura especial. |
Interval de gruix (mm) | 0.2-0.4 | Tolerància de ±0.1 mm; les plaques gruixudes perden flexibilitat, les primes són febles |
Interval de gruix (mm) | 0.5-1.0 | Tolerància de ±0.2 mm; les plaques gruixudes alenteixen els senyals d'alta velocitat, les primes no són estables |
Interval de gruix (mm) | 1.0-1.5 | Tolerància de ±0.3 mm; les plaques gruixudes són difícils de muntar, les primes es poden trencar |
Efectes de l'expansió tèrmica | FR4 (14-16 ppm/°C), Tefló (30-40 ppm/°C), Poliimida (10-20 ppm/°C) | Un CTE més alt significa més deformació, cosa que perjudica la planitud |
Factors Ambientals | Temperatura, humitat | La calor i l'aigua fan que les taules creixin, es contreguin o es deformin |
Processos de fabricació | Soldadura per refusió amb tensió tèrmica | El refredament desigual doblega les plaques i mou les peces |
Els enginyers trien els materials i el gruix en funció de les necessitats de la placa de circuit imprès. També tenen en compte com aquestes eleccions canvien la curvatura i la torsió durant la fabricació i l'ús de la placa.
Recompte de capes
El nombre de capes d'una placa de circuit imprès canvia la seva flexió. Com més capes hi ha, més passos de laminació. Cada pas utilitza calor i pressió. Aquests passos poden fer que la placa es doblegui o es torci si no està equilibrada. Si hi ha més capes, més estrès hi ha. Si les capes no tenen el mateix gruix o tipus, la placa es pot doblegar després de la laminació.
Els dissenyadors utilitzen apilaments uniformes per ajudar amb això. Fan coincidir les capes per sobre i per sota del centre. Això manté el tauler pla durant la fabricació. Si l'apilament no és uniforme, el tauler es pot doblegar durant la laminació. Planificar el nombre de capes i l'apilament ajuda a evitar que es dobleguin i es torcin.
Procés de Fabricació
La manera com es fabrica la placa de circuit imprès canvia la seva planaitat al final. Cada pas, com la laminació i la soldadura, pot causar problemes. La laminació utilitza calor i pressió per enganxar les capes. Si la calor o la pressió no són uniformes, la placa es pot doblegar. Un refredament que no és uniforme després de la laminació també provoca flexions. Durant la soldadura per refusió, la placa es torna a escalfar. Aquesta calor pot fer que la placa es doblegui, sobretot si els materials creixen a velocitats diferents.
Els fabricants utilitzen mesures acurades per evitar aquests problemes. Vigilen la calor i la pressió durant la laminació. Couen les plaques abans de soldar-les per assecar-les. Aquests passos ajuden a evitar que es torcin i es torcin. Els equips comproven la planitud moltes vegades durant la fabricació. Les comprovacions primerenques detecten problemes abans del següent pas. Un bon control del procés manté la placa de circuit imprès plana i redueix la possibilitat de problemes.
Nota: Mantenir el procés estable durant la fabricació i la laminació és molt important per aturar l'arc i la torsió a cada PCB.
Garantir el compliment de les normes de circuits impresos (PCB)
Millors Pràctiques
Els fabricants utilitzen diferents maneres de mantenir la planitud de la placa de circuit imprès. Trien acabats superficials com ENIG o ENEPIG. Aquests acabats ajuden a mantenir els coixinets uniformes i forts. Les màscares de soldadura de pel·lícula seca poden fer que les plaques siguin molt planes, fins a 5-7 micròmetres. Els enginyers dissenyen apilaments que són iguals a banda i banda. Equilibren el coure per evitar que es corbi i es torci. Els punts buits de coure s'omplen per mantenir el recobriment uniforme. Durant la laminació, controlen la calor i la pressió per evitar que es deformi. La taula següent enumera alguns números importants:
Aspecte | Detalls / Punts de referència numèrics |
|---|---|
Límits de deformació de l'IPC | 0.1% per a plaques de classe 3; 0.05% per a classe 4; 0.2% per a classe 1 |
Gruix gruix | 1.6 mm ajuda a mantenir la rigidesa dels panells grans si superen els 400 mm |
Distribució de coure | El coure equilibrat redueix el risc de deformació en un 15-20% |
Selecció de materials | L'FR-4 d'alta temperatura de transformació (>170 °C) o la poliimida (fins a 260 °C) redueixen l'expansió en aproximadament un 20 % |
Consell: Treballar amb els fabricants des del principi i fer taulers de prova ràpids pot permetre trobar fins a un 80% de problemes de planitud abans de fer molts taulers.
Comunicació fabricant-client
Una bona comunicació entre fabricants i clients ajuda compliment de la normativa PCBAmbdues parts han d'acordar les regles de planitud abans de fabricar les plaques. Compartir plànols d'apilament, selecció de materials i passos de laminació evita sorpreses. Els fabricants poden mostrar proves per ordinador per explicar com actuarà la placa de circuit imprès durant el muntatge. Els clients han d'informar els fabricants de qualsevol problema que trobin durant les proves. Aquest treball en equip ajuda a millorar tant els passos de disseny com els de fabricació.
Les reunions periòdiques mantenen tothom informat.
Compartir els resultats de les proves i les mostres ajuda a solucionar les coses ràpidament.
Parlar dels problemes en la fabricació porta a solucions més ràpides.
Abordatge de problemes
Quan apareixen problemes de planitud, els equips segueixen els passos per solucionar-los. Primer, comproven si el coure està equilibrat i si l'apilament és uniforme. A continuació, comproven si s'han utilitzat els materials i el gruix adequats. Si la laminació o la soldadura han causat el problema, canvien la configuració del procés. De vegades, utilitzen suports especials durant el muntatge per evitar que les plaques es dobleguin. Els estudis de casos mostren que provar nous dissenys o canviar la manera com s'uneixen les peces pot solucionar problemes difícils. Per exemple, un projecte europeu de sensors va obtenir una millor planitud provant tres dissenys nous. Això els va ajudar a fabricar més plaques. En dispositius mèdics, fabricar moltes plaques de prova i obtenir ajuda de disseny va conduir a millors resultats i plaques més resistents.
Els equips que detecten els problemes aviat i milloren el seu procés tenen menys problemes de planitud i un millor rendiment de la placa de circuit imprès.
Conèixer els estàndards de les plaques de circuit imprès (PCB) i què afecta la qualitat ajuda els enginyers a crear bons productes. Un bon disseny, l'elecció dels materials adequats i uns passos acurats eviten que les plaques es dobleguin. Això també ajuda a col·locar millor les peces a la placa. La taula següent mostra dues maneres de tallar les plaques. Indica com cada manera canvia la vora i la tensió:
Aspecte | Desenganxament de forats de segell | Despanel·lació de puntuació en V |
|---|---|---|
Cost de tramitació | Barat i fàcil de fer | Car i necessita més feina |
Qualitat de despanelatge | Les vores són rugoses i cal retallar-les | Les vores són suaus i tenen un aspecte agradable |
Estrès de despanellatge | No gaire estrès, bo per a peces fràgils | Molta tensió, per la qual cosa les peces necessiten protecció |
Flexibilitat de disseny | Funciona per a moltes formes i dissenys | Només funciona per a formes simples i regulars |
Escenaris adequats | Bo per a treballs petits i taulers de prova | Ideal per fer moltes taules que han de ser planes |
Per obtenir més ajuda, consulteu les normes IPC-6012 i IPC-2221. Revisar els fòrums sovint i treballar conjuntament ajuda a tothom a obtenir millors resultats.
FAQ
Què fa que una placa de circuit imprès perdi la seva planitud?
Moltes coses poden fer que una placa de circuit imprès (PCB) no sigui plana. Si el coure no està distribuït uniformement, la placa es pot doblegar. Triar els materials incorrectes també pot causar problemes. La calor durant la fabricació de la placa pot causar deformacions o torsions. Els dissenyadors i fabricants han de tenir en compte aquests aspectes per mantenir la placa plana.
Com mesuren els enginyers la planitud de les PCB?
Els enginyers utilitzen eines especials per comprovar la planitud. Algunes eines són el moiré d'ombres, la projecció de franges i el mesurament confocal. Segueixen les normes de l'IPC-TM-650. La placa es col·loca sobre una taula plana. Després, comproven els punts més alts i més baixos. Això ajuda a assegurar-se que la placa sigui prou bona per al seu ús.
Què passa si una PCB no compleix els estàndards de planitud?
Si una placa de circuit imprès (PCB) no és prou plana, pot causar problemes. És possible que les peces no encaixin correctament a la placa. Les unions de soldadura es poden debilitar i trencar. Això pot fer que la placa deixi de funcionar o no duri gaire. Els fabricants han de solucionar el problema abans d'utilitzar la placa.
Els canvis de disseny poden millorar la planitud de la PCB?
Sí, els canvis de disseny poden ajudar a mantenir les plaques planes. Els enginyers equilibren les capes de coure i trien bons materials. Planifiquen que l'apilament sigui uniforme. No utilitzen grans retalls i col·loquen les peces en llocs intel·ligents. Aquests passos ajuden a evitar que la placa s'inclini i es torci en fabricar-se.
