Was ist Verwölbung (Bow) und Verwindung (Twist)?

Verwindungen und Verwölbungen sind wärmebedingte Verformungen während der Leiterplattenfertigung und -bestückung, die in komplexen Baugruppen teilweise einen großen Einfluss auf die Endqualität haben. Selbst wenn der Leiterplattenhersteller und der Baugruppenfertiger die nötige Sorgfalt walten lassen, um Verwölbungen und Verwindungen zu vermeiden, der entscheidende Faktor ist das Design der Leiterplatte. Das Verständnis für die Gründe und Ursachen dieser Verformung hilt, diese Probleme bereits beim Leiterplattendesign zu berücksichtigtigen und zu vermeiden

Gemäß IPC-A-600 Abnahmekriterien für Leiterplatten sind Verwindung (Twist) und Verwölbung (Bow) Kriterien für die Ebenheit der Leiterplatte:

„Die Ebenheit von Leiterplatten wird durch zwei Eigenschaften des Produkts bestimmt; diese sind als Verwölbung und Verwindung bekannt. Der Zustand der Verwölbung ist durch eine annähernd zylindrische oder kugelförmige Krümmung der Leiterplatte gekennzeichnet, während ihre vier Ecken in derselben Ebene liegen.
Verwindung ist die Verformung parallel zur Diagonale der Leiterplatte, so dass sich eine Ecke nicht in der gleichen Ebene wie die anderen drei befindet. Runde oder elliptische Platten müssen am höchsten Punkt der vertikalen Verschiebung bewertet werden. Biegung und Verdrehung können durch das Leiterplattendesign beeinflusst werden, da unterschiedliche Schaltungskonfigurationen oder der Lagenaufbau von mehrlagigen Leiterplatten zu unterschiedlichen Spannungs- oder Entlastungsbedingungen führen können. Plattendicke und Materialeigenschaften sind weitere Faktoren, die die Ebenheit der Platine beeinflussen.”

Warum müssen Leiterplatten eben oder plan sein?

  • In der Leiterplattenfertigung ist die Ebenheit wichtig für die Handhabung und für die Positionierung der Leiterplattennutzen auf den Maschinen.
  • In der Leiterplattenbestückung ist die Ebenheit wichtig für das korrekte Aufbringen und die erforderliche Menge Lotpaste sowie die Montage der elektronischen Bauteile.
  • Die Ebenheit ist ein Aspekt der visuellen Qualität von Leiterplatten.

Welche Kriterien sind akzeptabel für die Verwölbung und Verwindung?

  • Für alle Leiterplatten sollte die Verwölbung und Verwindung 1,5% oder weniger betragen
  • Bei Leiterplatten mit SMD-Bauteilen (die Mehrzahl der Leiterplatten) sollen Verwölbung und Verwindung 0,75% oder weniger betragen.

Wie Verwölbung und Verwindungen gemessen werden

Das IPC-TM-650 Testmethodenhandbuch beschreibt die Methode zur Berechnung der Prozentsätze für Bow und Twist:

Illustration bow in ipc-tm-650Illustration twist in ipc-tm-650

Bow & Twist on a PCB

Bestimmen der Verwölbung:
Der Prozentsatz K der Wölbung (tk) bezogen auf die Länge (L) der gebogenen Fläche:

K= tk/L*100 %

Wenn die Verwerfung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung auftritt, zählt der größte Wert.

Bestimmen der Verwindung:

Verwindung ist der prozentuale Anteil V der Abweichung (tv) bezogen auf die Länge (D) der Diagonale:

V=tv/D *100 %

So können PCB-Designer Verwölbungen und Verwindungen vermeiden

  • Erzeugen Sie eine symmetrische Kupferverteilung.
    Streben Sie möglichst eine gleichmäßige Kupferverteilung über jede Lage an. Bei Multilayern ordnen Sie Signal- und Flächenlagen möglichst symmetrisch um die Mitte der Leiterplatte an. Wenn es Bereiche mit sehr geringer Kupferdichte und Bereiche mit hoher Dichte oder vollem Kupfer gibt, ist es eine gute Idee, den Bereichen mit geringer Dichte Kupfer hinzuzufügen, um die Kupferverteilung auszugleichen.
  • Wählen Sie einen symmetrischen Aufbau von Kernen, Pre-Pregs und Kupferstärke

Maßnahmen des Leiterplattenfertigers, um Verwölbungen und Verwindungen zu vermeiden

  • geeignete Basismaterialien verwenden. Im Abschnitt Basismaterialien auf unserer Download-Seite finden Sie geeignete Basismaterialien, die wir bei Eurocircuits verwenden.
  • bei Multilayern die richtigen Pressparameter wählen, um Spannungen in der fertigen Leiterplatte zu reduzieren
  • keine Materialien verschiedener Typen oder Hersteller mischen und legen das Basismaterial in Kette und Schuss korrekt anlegen
  • Aushärtungsprozesse in horizontalen Öfen
  • Leiterplatten auf einer horizontalen Fläche abkühlen z B. nach dem Heißluftlöten

Maßnahmen des Leiterplattenbestückers, um Verwölbungen und Verwindungen zu vermeiden

  • ein optimales Lötprofil verhindert extreme Temperaturschocks beim Löten
  • ausreichende Leiterplattenunterstützung beim Lötprozess