Medidas eficazes para derrotar o problema de distorção para PCBs

Hoje em dia, os produtos eletrônicos exigem miniaturização e alta precisão para que a miniaturização de componentes se torne uma tendência de desenvolvimento essencial. Quando os componentes miniaturizados estão prontos para serem montados em PCBs de grande área, uma exigência muito maior deve ser feita para a suavidade da placa. Naturalmente, tornou-se um tópico essencial para os fabricantes de PCB considerarem como reduzir a extensão do empenamento dos PCBs.


De acordo com os regulamentos de fabricação confirmados pelo IPC-600, o empenamento dos PCBs que estão prontos para passar pela montagem SMT deve ser de 0,75% no máximo. Quando se trata de montagem de pequenos componentes em placas de circuito com grandes áreas, no entanto, essa regulação não funciona. De um modo geral, para atender às demandas de montagem de componentes miniaturizados em placas PCB com grandes áreas, o empenamento do PCB deve ser reduzido para 0,5% ou menos.

Análise de Warpage

O problema de empenamento será analisado pela primeira vez nesta parte deste artigo com uma amostra de PCB de 8 camadas cujo tamanho é 248mm±0,25x162,2±0,20. O empenamento desta placa deve ser de 0,5%, mas seu empenamento prático após o primeiro lote de produção cai na faixa de 2,5% a 3,2%.


A estrutura da camada de um PCB de 8 camadas é demonstrada abaixo.

A proporção de resíduos de cobre para cada camada é demonstrada na figura a seguir.

Com base na análise acima, a característica saliente desta placa de amostra é a distribuição de cobre desigual de cada camada. Além disso, o cobre é relativamente espesso. Como resultado, o empenamento da placa é despertado.

Soluções para derrotar o Warpage PCB

• Esquema #1


O principal método para equilibrar os resíduos de cobre entre as camadas da placa é adicionar cobre derramado em branco.


Para reduzir o estresse de deformação da placa, é uma boa ideia reduzir o tamanho do painel com um método de painelização de rotação. Quando se trata desta amostra de PCB, o tamanho do painel deve ser modificado de 610mmx520mm para 610mmx356mm. A matriz de painéis do primeiro é 3x2, enquanto a do último é 2x2.


Devido às medidas acima para melhoria, a proporção de resíduos de cobre é demonstrada na Figura 3 abaixo. Após tais modificações, o empenamento modificado para ficar na faixa de 2,0% a 2,9%, que recebe uma melhoria óbvia, mas um pouco distante do requisito de 0,5%.

•Esquema nº 2


Com base no Esquema nº 1, a rigidez da placa é adicionada. Após tal modificação, a estrutura de camadas da placa PCB pode ser indicada pela figura a seguir.

A implementação deste esquema torna o empenamento do PCB na faixa de 2,0% a 2,9%. Evidentemente, esse esquema não funciona na resolução de problemas de empenamento, indicando que há pouca correlação entre empenamento e rigidez da placa. Precisamos continuar otimizando o Esquema#1, ou seja, buscando mais formas de balanço de resíduos de cobre.





•Esquema nº 3


Com base no Esquema #1, a Camada 2 e a Camada 6 devem ser trocadas entre si. A proporção de resíduos de cobre para cada camada de PCB após a aplicação do Esquema # 3 é mostrada na Figura 5 abaixo.

De acordo com o Esquema 3, o empenamento do PCB permanece dentro de 0,5% e ainda permanece em 0,5% mesmo após a soldagem por refluxo duplo, o que é compatível com a demanda. Além disso, uma produção experimental de 300 peças comprova a confiabilidade deste esquema. Como resultado, o Esquema #3 tem o melhor desempenho entre todos os esquemas.

De acordo com os experimentos acima, uma vez que a distribuição entre todas as camadas dielétricas é uniforme, é a distribuição desigual do cobre que leva à ocorrência do empenamento do PCB. Ao equilibrar o resíduo de cobre em cada camada da placa PCB, o empenamento da placa reduz da faixa de 2,5% a 3,2% para a faixa de 0,5%, indicando que a solução principal para o problema de empenamento da PCB está no equilíbrio do resíduo de cobre entre as camadas dielétricas e o cobre camadas. Assim, no que diz respeito ao empenamento durante o processo de montagem, a equalização deve ser alcançada pelo layout dos componentes, distribuição térmica e distribuição de montagem para que o empenamento da placa possa ser reduzido com garantia de qualidade do produto.


Recursos úteis
• Fatores que determinam o número de camadas e distribuição de camadas em PCBs
• Fabricação de PCB multicamadas
• As principais regras de design de PCB que você precisa conhecer
• Elementos de design de PCB que influenciam a SMT Fabricação