Изгиб и скручивание печатной платы

Деформации печатных плат приводят к многочисленным негативным последствиям. Они могут вызвать разрыв проводников и существенно осложнить процесс поверхностного SMD монтажа. Обычно для борьбы с деформацией применяют различные технологические решения как еще на этапе проектирования печатных плат, так и на этапе производства и сборки. Основными видами деформации являются изгиб и скручивание.

Деформация печатных плат: изгиб и скручивание

Деформации печатных плат могут возникать по ряду причин, в частности из-за:

  • несоответствия исходных материалов требованиям производителей печатных плат
  • воздействия высоких температур и влажности на этапе производства
  • ошибок проектирования печатной платы
  • следования разным стандартам качества: ГОСТ и IPC

В соответствии с принятым стандартом IPC-A-600 (Acceptability of printed boards — Критерии приемки печатных плат) качество плоскости печатной платы определяется двумя основными характеристиками: изгибом (bow) и скручиванием (twist).

Деформация изгиба. Стандарт IPC-T-50G (Terms and Definitions for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits) определяет изгиб как отклонение от плоскости печатной платы, характеризующееся близкой к цилиндрической или сферической форме кривизной при условии, что все четыре угла печатной платы лежат в одной плоскости.

Деформация изгиба печатной платы

Деформация скручивания. Согласно ГОСТ 20406-75, скручивание – это деформация, характеризующаяся спиральным искривлением противоположных кромок основания печатной платы. При скручивании один угол платы находится не в той плоскости, в которой лежат остальные три угла.

Деформация скручивания печатной платы (twist)

Требования ГОСТ и IPC к деформации поверхности ПП

Требования ГОСТ к деформации печатных плат

Согласно ГОСТ 23752-79, деформация при изгибе и скручивании печатных плат с жестким основанием на 100 мм длины не должна превышать значений, указанных в таблице. При использовании диэлектрика высшей категории качества деформация не должна превышать 0,4 мм, а в зоне концевых контактов — быть более 0,5 мм (для МПП – 0,4 мм). Отклонение от перпендикулярности сторон прямоугольной ПП при деформации скручивания не должно быть более 0,2 мм на 100 мм. Значения деформации для ПП толщиной 1,0 мм и менее не устанавливаются.

По IPC-A-600G, для печатных плат с поверхностно монтируемыми компонентами (SMD монтаж печатных плат) деформации при изгибе и скручивании ПП не должны превышать 0,75%. Для всех остальных — 1,5%, независимо от толщины печатной платы.

Как предотвратить деформации печатной платы на стадии производства и сборки

  • следует выбирать базовые материалы для бессвинцовых сборок и избегать критического термического воздействия
  • применять указанные параметры прессования для слоев платы
  • не комбинировать материалы разных производителей в разных слоях
  • использовать горизонтальные печи для отверждения

Как предотвратить деформации на стадии проектирования ПП

Существуют приемы, с помощью которых еще на стадии проектирования печатной платы можно если не устранить, то, по меньшей мере, существенно уменьшить величины возможных деформаций.

Баланс меди

Этот метод предусматривает заполнение свободных от меди областей на печатной плате медной фольгой. Если проводящий рисунок неравномерный, толщина слоя меди в готовой продукции будет различной в различных областях печатной платы, что может привести к деформации печатных плат. Чтобы снизить риск деформации, рисунок должен быть равномерным по каждому слою. Для многослойной печатной платы, насколько возможно, сигнальные слои и слои питания располагайте симметрично относительно центра платы. Выбирайте симметричные надстройки ядра, толщины препрегов и меди.

Изменить и улучшить дизайн печатных плат на стадии разработки нетрудно. В любой системе проектирования предусмотрены стандартные возможности для такой операции. Плата с хорошим балансом меди по всей поверхности существенно снижает величину деформаций. Правда для СВЧ плат эта рекомендация не очень подходит, для них не всегда возможно обеспечить строгий баланс меди.

Иммерсионные покрытия

Для печатных плат, толщиной 0,8 мм и менее, лучше всего использовать иммерсионные покрытия, такие, как, ENIG – Electroless Nickel/Immersion Gold – иммерсионное золото по подслою никеля или IS – Immersion Silver – иммерсионное серебро и др. Применение «стандартного» горячего лужения (HAL или HASL – Hot Air (Solder) Leveling) увеличивает вероятность появления деформации.

Симметричная структура для МПП

Для многослойных печатных плат оптимальна симметричная структура. В абсолютно симметричной структуре центром является препрег, относительно него симметрично располагаются одинаковые фольгированные диэлектрики, препреги и медная фольга внешних слоев. Величина изгиба и скручивания печатной платы с такой структурой будет в пределах стандартов.

Подробнее в статьях:

Написать ответ

Your email address will not be published. Required fields are marked *