בייצור וביישום של לוחות מעגלים מודפסים, עיוות הוא גורם חשוב המשפיע על הביצועים והאמינות שלהם. עיוות לוח ה-PCB עלול לא רק להוביל להלחמה לקויה של רכיבים אלקטרוניים, ולגרום לכשלים בחיבור חשמלי, אלא גם להשפיע על דיוק ההרכבה הכולל של המוצר ולהפחית את איכות המוצר. לכן, יישום ערכת בקרת עיוות לוח PCB יעילה היא בעלת חשיבות מכרעת לשיפור איכות לוח ה-PCB ולהבטחת פעולה יציבה של מכשירים אלקטרוניים.
1, ניתוח הגורמים לעיוות לוח PCB
גורמים חומריים
הבדלים במאפייני לוח: לסוגים שונים של לוחות PCB, כגון FR-4, CEM-3 וכו', יש מקדמי התפשטות תרמית שונים. במהלך תהליך ייצור ה-PCB, כאשר עוברים ריתוך בטמפרטורה- גבוהה ותהליכים אחרים, ההתפשטות התרמית הלא אחידה של כל שכבה של הלוח עלולה ליצור בקלות מתח פנימי, מה שמוביל לעיוות. לדוגמה, ללוח FR-4 יש מקדם התפשטות תרמית גדול יחסית בכיוון ציר Z. בסביבות של טמפרטורה גבוהה, ההתרחבות בכיוון ציר Z גדולה מזו שבצירי X ו-Y. מאפיין התרחבות אניזוטרופי זה מגביר את הסיכון לעיוות.
הדבקה של רדיד נחושת עם מצע: רדיד נחושת, כחלק מרכזי במעגלי נשיאת לוחות PCB, יכול להשפיע גם על מידת העיוות עקב התקשרותו עם המצע. אם כוח ההדבקה בין רדיד נחושת למצע אינו אחיד במהלך תהליך הלמינציה, הפרדה או תזוזה יחסית בין רדיד נחושת למצע עשויה להתרחש עם שינויי טמפרטורה ולחץ מכני במהלך העיבוד והשימוש הבאים, מה שיוביל לעיוות לוח ה-PCB.
גורמי עיצוב
פריסת מעגל לא אחידה: פריסת מעגל לא אחידה על לוחות PCB יכולה להוביל לפיזור מתח לא אחיד על הלוח. אם פיזור רדיד הנחושת באזור מסוים צפוף מדי, בעוד שאזורים אחרים דלים יחסית, במהלך העיבוד התרמי, השטח הצפוף של רדיד הנחושת סופג יותר חום ומתרחב במידה רבה יותר, ויוצר הפרש מתח פנימי גדול עם השטח הדליל של רדיד הנחושת, מה שמקדם את לוח ה-PCB להתעוות. לדוגמה, בתכנון לוח ה-PCB של חלק מהמוצרים האלקטרוניים-הספקים גבוהים, לאזור שבו מרוכזים התקני חשמל יש שטח רדיד נחושת גדול ועובי עבה. אם הפריסה אינה סבירה, זה יכול בקלות לגרום לעיוות של הלוח באזור זה.
חוסר התאמה בין עובי הלוח לגודל: יש קשר פרופורציונלי מסוים בין עובי וגודל לוח ה-PCB. כאשר עובי הלוח דק מדי והגודל גדול מדי, קשיחות הלוח אינה מספקת, והוא מושפע בקלות מכוחות חיצוניים ומלחץ תרמי במהלך העיבוד והשימוש, וכתוצאה מכך עיוות. להיפך, אם עובי הלוח גדול מדי והגודל קטן מדי, זה עלול לייקר עלויות עקב תכנון מוגזם, ועלול לגרום גם לעיוות במהלך העיבוד עקב ריכוז מתח.
גורמי תהליך ייצור
בעיית תהליך לחיצה: לחיצה היא תהליך קריטי בייצור לוחות PCB. אם טמפרטורת הלחיצה, הלחץ והזמן אינם נשלטים כראוי, זה יכול להוביל לחיבור רופף או לא אחיד בין השכבות בתוך הלוח, וכתוצאה מכך ללחץ פנימי ועיוות. לדוגמה, אם טמפרטורת הלחיצה גבוהה מדי או קצב החימום מהיר מדי, הסדין יתרכך יתר על המידה ותהיה נוטה לעיוותים בלחץ; לחץ דחיסה לא אחיד יכול להוביל לחיבור לא עקבי בין חלקים שונים של הלוח, וכתוצאה מכך לעיוות.
2, ערכת בקרת עיוות לוח PCB
אופטימיזציה של בחירת חומרים
התאמת מקדם התפשטות תרמית: בעת בחירת לוחות PCB, נסה לבחור חומרים בעלי מקדמי התפשטות תרמית דומים לכל הכיוונים כדי להפחית את הלחץ הפנימי הנגרם מהבדלים בהתפשטות התרמית. עבור תרחישי יישומים מסוימים הדורשים עיוות גבוהה במיוחד, כגון לוחות PCB בציוד אלקטרוני תעופה וחלל, ניתן לשקול חומרים בעלי מקדם התפשטות תרמית נמוכה ואיזוטרופיה כגון מצעים קרמיים. עבור מוצרים אלקטרוניים רגילים, ניתן לסנן את מקדם ההתפשטות התרמית של סוגים שונים של לוחות FR-4 ולהשוות לבחירת הלוח המתאים יותר לדרישות עיצוב המוצר.
ודא את האיכות של רדיד נחושת ומצע: בחר רדיד נחושת אמינים ומצע כדי להבטיח הדבקה טובה ביניהם. במהלך תהליך הרכש, תקני האיכות של חומרי הגלם נבדקים בקפדנות, ונבדקים פרמטרים כמו חספוס וטוהר רדיד הנחושת, תכולת שרף המצע ופיזור סיבי זכוכית. לדוגמה, שימוש בנייר נחושת עם משטח שעבר טיפול מיוחד יכול להגביר את הידבקותו למצע ולהפחית את הסיכון להפרדה בין נייר הנחושת למצע במהלך העיבוד.
מניעה בשלב התכנון
פריסה סבירה של מעגלים: בתכנון לוח PCB, פריסת המעגלים צריכה להיות אחידה ככל האפשר כדי למנוע ריכוז של רדיד נחושת באזור מסוים. עבור רכיבים בעלי הספק גבוה וייצור חום גבוה, עליהם להיות מפוזרים ומסודרים באופן סביר, ויש להשתמש ביריעות נחושת לפיזור חום בשטח- גדול לפיזור חום, תוך הבטחת פיזור אחיד של יריעות נחושת לפיזור חום כדי לאזן את הלחץ על הלוח במהלך עיבוד תרמי. לדוגמה, בעת תכנון לוח אם של מחשב, קווי אספקת החשמל ויריעות נחושת פיזור חום של שבבי הספק- גבוהים כגון CPU ו-GPU מופצים באופן שווה על לוח האם כדי להפחית את העיוות הנגרם על ידי צפיפות רדיד נחושת מקומית.
מטב את היחס בין עובי הלוח לגודל: בהתבסס על דרישות השימוש בפועל של לוח ה-PCB, חשב וקבע במדויק את היחס האופטימלי בין עובי הלוח לגודל. בהנחה של עמידה בדרישות של ביצועים חשמליים וחוזק מכני, בחר את עובי הצלחת המתאים כדי לשפר את קשיחות הצלחת. עבור לוחות PCB גדולים יותר, ניתן לשפר את יכולתם נגד עיוות על ידי הוספת צלעות חיזוק או אימוץ מבנה לוח רב-שכבתי. לדוגמה, בתכנון של לוחות PCB גדולים עבור ציוד בקרה תעשייתי, צלעות חיזוק נקבעות בקצוות ובחלקים מרכזיים של הלוח, מה שמשפר למעשה את הקשיחות הכוללת של הלוח ומפחית את העיוות.
שיפור תהליכי ייצור
שליטה מדויקת בתהליך הכבישה: בתהליך הכבישה נעשה שימוש בציוד כבישה ומערכות בקרה מתקדמים לשליטה מדויקת על טמפרטורת הכבישה, הלחץ והזמן. פתח עקומת תהליך דחיסה סבירה כדי להבטיח שהלוח מחומם ודחוס באופן אחיד במהלך תהליך הדחיסה, ושכל שכבה מלוכדת במלואה. לדוגמה, באמצעות תהליך חימום מפולח והדבקה בלחץ קבוע, השרף מוזרם תחילה בטמפרטורה נמוכה יותר כדי למלא את הרווחים בין שכבות הלוח, ולאחר מכן הטמפרטורה מוגברת בהדרגה לטמפרטורת האשפרה תוך שמירה על לחץ יציב לריפוי מלא של הלוח ולהפחית את יצירת הלחץ הפנימי.