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PCBニュース - PCB回路基板の変形に影響を与える理由は何か?​

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PCBニュース - PCB回路基板の変形に影響を与える理由は何か?​

PCB回路基板の変形に影響を与える理由は何か?​

2021-09-22
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Author:Kavie

変形 PCBボード 材料のようないくつかの面から研究する必要性, 構造, パターン分布, 加工工程, etc. 本論文では、様々な理由や改善方法を分析し説明する.

上の不均一な銅表面積 回路基板 ボードの曲げと反りを悪化させる.

PCB回路基板

一般に, 銅箔の大面積は 回路基板 接地用. 時々、Vcc層に設計された銅箔の広い領域もある. これらの大面積銅箔が均一に分配されない場合 回路基板 インストールされると, それは、不均一な熱吸収と熱放散を引き起こします. もちろん, the 回路基板 も展開し、契約. 伸縮が同時にできないなら, それは別のストレスや変形を引き起こす. この時に, 基板の温度がTg値の上限値に達した場合, 板は柔らかくなり始める, 永久変形を引き起こす.

回路基板上の各層の接続点(ビア、ビア)は、基板の伸縮を制限する

今日の回路基板は主に多層基板であり、層間にリベット状の接続点(ビア)がある。接続点はスルーホール,ブラインドホール,埋め込みホールに分けられる。接続ポイントがある場合、ボードは制限されます。伸縮の影響は間接的に板曲げと板反りを引き起こす。

の重量 回路基板 itself will cause the board to dent and deform

一般にリフロー炉はリフロー炉内で回路基板を前方へ駆動するためのチェーンを使用しており、ボードの両面を支点として基板全体を支持している。ボード上の重い部分がある場合、またはボードのサイズが大きすぎる場合は、それは、プレートの曲げの原因となる種子の量のために中央に落ち込みを表示します。

Vカットと接続ストリップの深さはジグソーの変形に影響する

基本的に、Vカットは、Vカットがオリジナルの大きなシートの溝を切るので、板の構造を破壊する犯人です。

2.1プレート変形に及ぼすプレス材、構造、およびグラフィックスの影響の解析

PCBボードは、コアボード、プリプレグおよび外側銅箔を押圧することにより形成される。コアボードと銅箔は、一緒に押圧されると熱によって変形する。変形量は2つの材料の熱膨張係数(cte)に依存する。

銅箔の熱膨張係数(CTE)は約100 %である

TG点での通常のFR-4基板のZ方向CTEは、

tg点より上は(250〜350)x 10−6であり,x方向cteは一般にガラス布の存在により銅箔と類似している。

TGポイントに関する注意

高いTGプリント基板の温度がある領域まで上昇すると、基板は「ガラス状態」から「ゴム状態」に変化する。このときの温度を基板のガラス転移温度(Tg)と呼ぶ。すなわち、Tgは、基材が剛性を維持する最高温度(TRAC°C)である。すなわち、通常のPCB基板材料は、高温での軟化、変形、融解及び他の現象を生じるばかりでなく、機械的及び電気的特性の急激な低下を示す。

一般に、基板のTgは130度以上であり、高いTgは一般に170度より大きく、媒体Tgは150度よりも大きい。

通常、プリント基板はTG−VOR=170℃のプリント基板をハイTGプリント基板と称する。

基板のTGを大きくすることにより、プリント基板の耐熱性、耐湿性、耐薬品性、安定性等の特性を向上させることができる。tg値が高いほど基板の耐温度性が向上する。特に鉛フリープロセスでは、高いTG用途が一般的である。

高いTGは、高い耐熱性を意味します. 電子産業の急速な発展, 特にコンピュータに代表される電子製品, 高機能・高多層材料の開発には高い耐熱性が要求される PCB 重要な保証としての基板材料. SMTとCMTによる高密度実装技術の開発と開発 PCBs more and more inseparable from the support of high heat resistance of substrates in terms of small aperture, 微細配線, 間伐.

したがって, FR - 4と高Tg FR - 4の違いは機械的強度である, 次元安定性, 接着, 吸水, 高温状態での材料の熱分解, 特に吸湿後に加熱すると. 熱膨張などの諸条件に違いがある, そして、高いTG製品は、明らかに通常よりよくあります PCB基板材料.

その中で, コア層のパターン分布とコア板の厚さや材料特性の違いにより、コア層の内層パターンの拡大は異なる. パターン分布がコア基板の厚さまたは材料特性と異なる場合, 違います. 変形する. 時 PCB積層構造 has asymmetry or uneven pattern distribution, 異なるコアボードのCTEは大きく異なります, 積層工程中の変形. 変形機構は以下の原理で説明できる.

コアボードのCTEが1.5 x 10 - 5°Cであり、コアボードの長さが共に1000 mmであるプリプレグによって互いに押圧されるCTEに大きな差がある2つのコアボードがあるとする。プレス加工においては、ボンディングシートとして使用されるプリプレグは、2段階のコアボードを、3段階のソフト化、フローティング、充填、グラフィック化、及び硬化させる。

異なる加熱速度での通常のFR‐4樹脂の動的接着曲線一般的には、材料は、90°C°Cから流れ始めると共に、架橋し、TGポイントより上に到達すると硬化する。プリプレグは硬化前の自由状態である。このとき、プレートと銅箔は加熱後の自由膨張の状態であり、それらのCTEおよび温度変化によって変形が得られる。

プレス条件をシミュレートし、温度は30℃°Cから180°C°まで上昇する。

このとき、2つのコアプレートの変形はそれぞれである

- 1 .5 x 10 - 5 m /程度

○○○=(180度摂氏~摂氏30度)×2。5 x 10 - 5 m /程度

このとき、半硬化はまだ自由状態であるので、2つのコアプレートは長く、短く、互いに干渉しないで変形していない。

プレス時には、半硬化が完全に硬化するまでの間、高温に保たれる。このとき、樹脂は硬化状態となり、自由に流動することができない。つのコアプレートは、一緒に結合される。温度が低下すると、層間樹脂結合がない場合には、基板は変形せずに元の長さに戻るが、実際には、2枚のコアボードは、硬化した樹脂によって高温で接合されており、冷却工程中には確実に収縮することはない。Aコアボードは3.75 mmで縮小する必要があります。収縮が2.25 mmより大きいとき、Aコアボードによって妨げられます。2枚のコアボードの間の力のバランスを達成するために、Bコアボードは3.75 mmまで縮小することができません、そして、Aコアボードは2.25 mm以上を縮みます。

上記分析によると, の構造と材料の種類が PCBボード have been distributed uniformly, 異なるコアボードと銅箔の間のCTE差に直接影響する. 積層工程中の膨張及び収縮の差はプリプレグの固体膜を通過する. プロセスが保持され、その変形 PCBボード is finally formed.

2.2変形中に発生 PCB処理

pcb基板処理の変形の理由は非常に複雑であり,2種類の応力に分けられる。その中でも,主にプレス加工中に熱応力が発生し,主に板の積層,ハンドリング,ベーキング時に機械的応力が発生する。以下、工程順に簡単に説明する。

着信銅クラッドラミネート:銅クラッドラミネートは、対称構造とグラフィックなしですべて両面です。銅箔やガラスクロスのCTEはほぼ同じであるので、プレス時のCTEの違いによる変形はほとんどない。しかし、銅張積層板のサイズは大きく、ホットプレートの異なる領域での温度差により、押圧時の樹脂硬化速度や異なる部位の程度が若干異なる。同時に、異なる加熱速度での動的粘度も全く異なるので、それはまた、硬化プロセスの違いによる局部的な応力を生成する。一般的に、この種のストレスは、プレス後のバランスを維持するが、将来の処理中に徐々に解放され変形する。

プレス PCB プレス加工は熱応力を発生させる主なプロセスである. 異なる材料または構造による変形は、前のセクションの分析に示されている. 銅張積層板のプレス加工と同様, 硬化プロセスの違いに起因する局部応力も生じる. PCBボード have more thermal stress than copper clad laminates due to thicker thickness, 多様なパターン配布, そして、より多くのprepregs. における応力 PCBボード is released during subsequent drilling, 形状, またはプロセスを焼く, 板を変形させる.

はんだマスクのベーキングプロセス, 登場人物, etc.ハンダマスクインクは、それらが硬化したとき、互いに重なり合うことができないので, PCBボード will be placed in a rack for curing. はんだマスク温度は約150℃, これは、媒体と低いTG材料のTGポイントを超えている, 点より上の樹脂は、非常に弾性です, そして、プレートはそれ自身の重さまたはオーブンの強い風の作用で簡単に変形される.

熱風半田平準化:錫炉の温度は摂氏265度、摂氏265度であり、通常のボード熱気ソルを平準化するときは3 s - 6 sである。熱気温度は摂氏280度〜摂氏300度。ハンダを平らにすると、板は室温から錫炉に入れられ、炉から出てから2分後に室温での後処理水洗浄が行われる。全体のホットハンダ平準化プロセスは、突然の加熱と冷却プロセスです。回路基板と凹凸構造の材料によって、冷却および加熱過程で必然的に熱応力が発生し、微視的な歪みと全体的な変形及び反り領域が生じる。

ストレージ:ストレージ PCBボード at the stage of semi-finished products is generally firmly inserted in the shelf, そして、棚の堅さはきちんと調整されません, または、記憶プロセスの間、ボードのスタッキングは板の機械的変形を引き起こす. 特に下の薄板は.0 mm, 衝撃はもっと深刻だ.

これらの要因に加えて,pcb変形に影響する因子が多い。