Vad göra med buktning och vridning hos mönsterkort?

Buktning och vridning förekommer alltid mer eller mindre, både hos obestyckade mönsterkort och efter lödning. Skeva mönsterkort är svåra att förse med lodpasta och bestycka. Deformeringen ökar ofta också efter lödning eftersom de inbyggda mekaniska spänningarna i mönsterkortet frigörs efter uppvärmning. Bestyckade kort med buktning och vridning kan vara svåra eller omöjliga att montera i slot-spår eller i boxar. IPC-A-600 För ytmonterade mönsterkort tillåter IPC maximalt 0,75% buktning/ vridning (punkt 2.11). Mätning kan enkelt göras med mätklocka eller skjutmått på mönsterkortets ovansida med kortet på plant underlag (diabas). Några orsaker till buktning och vridning • Konstruktionen: ojämn fördelning av kopparmönster • Konstruktionen: osymmetrisk uppbyggnad • Lödprocess: flera lödprocesser, hög temperatur, ojämn uppvärmning • Bestyckning: ojämn fördelning av komponenter, stora tunga detaljer • Panelupplägget: för stora paneler med många små kort eller för få/ för svaga brytnabbar • Basmaterialet: tunna ämnen, känsliga material (PTFE, 25FR, RO4300 osv) • Blanduppbyggnad (mixed dielectric): dvs material med olika CTE* • Mönsterkortsprocessen: a) materialet (harts, väv, CTE, uthärdning) b) varp och väft felvridet eller ligger snett c) felaktig pressprocess – nedkylningen d) andra termiska processer, t ex lödmask eller HAL Ovan visar ett tydligt exempel med ett 6-lagerskort där obalansen mellan de olika lagren är huvudproblemet och visar sig tydligt som buktning. Lager 4 har dessutom obalans på samma plan eftersom nästan halva ytan saknar koppar. Windows ställer till problem Ett annat vanligt problem som visar sig som vridning (skevhet), är lokala fält på mönsterkortet där koppar saknas nästan helt. Dessa så kallade ”windows” är tomma ytor på flera eller samtliga lager rakt igenom. Sällan processproblem vid mönsterkortstillverkningen Vi kan konstatera att buktning och vridning är till 90% relaterat till mönsterkortsdesignen, trots detta anses buktning & vridning ofta vara en mönsterkortsdefekt. Mönsterkortstillverkaren kan förändra/ optimera processer för att till viss del kompensera en bristfällig konstruktion, t e x genom att justera presscykel och framförallt nedkylningscykeln vid flerlagerpressning. Bakning av mönsterkortet kan utföras som en nödåtgärd när inga andra alternativ finns, men bakning i värmeugn måste ske kontrollerat, framförallt nedkylningscykeln. Bakningen kan släppa vissa mekaniska spänningar, men åtgärdar inte designproblemen som redan är inbyggda. Även om mönsterkorten blir plana så kan bestyckade kort bukta igen efter lödning. Hur man förebygger problemen • Lägg till balanseringsmönster • Symmetrisk lageruppbyggnad • Välja annat balanseringsmönster • Lägg till fler brytpunkter & stadga i paneler • Flytta på komponenter, fördela ut tunga detaljer • Använd V-spår istället för fräsning • Välj ett hög Tg material • Välj ett tjockare material eller uppbyggnad • Mönsterkortstillverkaren kan förändra nedkylningscykeln Balanseringsmönster Avsaknad av koppar eller ojämn fördelning av kopparmönster i mönsterkortet är den absolut vanligaste orsaken till buktning och vridning. Mönsterkortstillverkaren brukar normalt alltid lägga till balanseringsmönster på panelramar och bitar som inte hör till mönsterkortet för att få jämnare pläteringstjocklek och balansera ut mönsterkortet. Det optimala är om mönsterkortstillverkaren får lägga till balanseringsmönster även inne på mönsterkortet för att få bästa möjliga kopparbalans mellan lagren och på samma plan. Om det inte går att lägga in balanseringsmönster (i t ex RF-konstruktioner och högspänning) så bör man åtminstone tillåta balanseringsmönster på panelramar och på utfyllnadsbitar. Material & uppbyggnader som inte går att åtgärda Vissa typer av mönsterkort kommer alltid överskrida gränserna för buktning och vridning. • Blanduppbyggnad (material med olika CTE) • Mjuka material som PTFE och thermosetta material deformeras lättare. Dessa går i vissa fall böja till mekaniskt. • Osymmetrisk sekventiell uppbyggnad (1+N mikrovia, dolda vior osv) Sammanfattningsvis kan man säga att balanseringsmönster för att jämna ut och öka kopparytor minskar buktning och vridning. Även om det rent tekniskt inte går att lägga till kopparytor överallt så ger även små balanseringsmönster märkbara förbättringar. Capinor AB Esbjörn Johansson Teknik- & kvalitetschef