PCBブログ - fr 4-pcb無鉛還流試験溶接

1.初試作と試験溶接

（1）fr 4 pcb構造とリフロー

まず、高TgとDicyで硬化したFR-4板を22層と24層の2種類の高多層板とした。2種類の還流炉を用いて、2種類のL形還流曲線の下でブランクを6-9回シミュレーションした。

（2）顕微鏡スライス解析

複数回の裏溶接と複数回の板爆を経て、板爆区に対して故障分析を行った。以下はその等価部分の発見である。

（3）検討

最初のリフローの後、温度の上昇が速すぎるとリフロー曲線が爆発しやすく、温度の低下が爆発に関連しているかどうかわからないという代表的な論理がいくつか見られます。また、上記fr 4 pcb社で使用されている還流曲線は実際には適切ではないと考えている。このようなサドル吸熱のない直線上下曲線は、低段板と簡単な部品の還流にのみ適用されます。複雑な多層に対しては、鞍形または長鞍形の吸熱セグメントの曲線を採用し、板体を内外の温度が均一な状態にし、その後、急速なピーク温度押し上げ作用によって溶接を完了しなければならない。

2.2回目の試作と溶接試験

2回目の試験では、DicyとPN硬化剤の異なるプレートと混合したが、この試験の結果、PN型の耐熱性はDicyよりも優れていることが分かった。同時に、無鉛溶接に影響して板材が破裂する要素は、プレス過程、プレス後のベーキング、内層板材の吸水性、完成板材の吸水率、樹脂重合度であることがわかる。fr 4 pcbの製造過程において、A板はDicy硬化とPN硬化の2種類の板材を使用した。2種類の異なるプレス工程も選択したが、それらは結果にあまり影響しないことが分かった。逆に、溶接前の空板の焼成は、板の破裂に直接影響を与える。ベーキング条件は125℃、合計24時間。現在、その板材の無鉛裏面溶接後の生存率は後に整理される。

（1）検討

FR−4がDicyによって硬化されると、その破裂現象は鋼板全体のすべての部分でほぼ同時に破裂し、PNが硬化すると、部分的な破裂は腹部底部の多孔質領域でのみ発生する。裏面溶接前にベーキングするかどうかにかかわらず、2回の裏面溶接後、Dicy硬化剤は板材を破裂させる。しかし、PNによって硬化し、溶接前に焼成された材料は、4回還流後に50%生存することができる。研究によると、Dicyは極性が大きく、吸水しやすいため、熱応力試験に合格しにくい。しかし、PNの極性は非常に小さく、吸水率は非常に低く、添加量は20重量%を超えている。実際、エポキシ樹脂の線形特性を大きく変え、フェノール樹脂の3次元構造強度を持つため、高熱下では割れにくい。

3.3回目の試作と溶接試験

（1）試験準備

3度試験では、すべての板材が硬化型に変更され、特にPCB板のプロセスが改善された。つまり、無鉛裏面溶接の歩留まりを高めるために、完成したすべての内板を故意に110℃で3時間焼成し、外板をスラグ除去後150℃で4時間焼成した。表面処理については、22層の8枚のプレートはENIGではなくニッケル金めっきである。今回、各ロットごとに15枚の板を6回作成し、そのうち6枚の板は還流前に125℃の温度で24時間焼成した。比較のために、他の6枚の板は還流する前にわざと焼かない。また、2バッチ中の各バッチから2枚のプレートを取り出し、それぞれ以下の試験を行った：スズドリフト熱応力試験、Tg測定、T 260/T 288試験と回復溶接曲線2の模擬還流。この試験では、2種類のPN硬化板が溶接前に焼成され、焼成されていないことが分かった。12回の模擬裏面溶接後、板材の破裂現象は発生しなかった。

（2）結果の検討

上述の6ロットの板材の試験結果をまとめ、討論した：6ロットのPN硬化板材はPCBプロセス中に2回焼成されたかどうかにかかわらず、12回の模擬還流を通過することができる。3つの方法は、還流の前にTg 1とTg 2の土壌Tを試験するために使用される。土壌Tごとに1〜8土壌の差が認められたが、12回の還流後、土壌Tは確かに小さくなった。つまり、原始樹脂の硬化度は非常に良く、これはプレスプロセスとプレス後のベークに直接関連している。Tg 2は依然としてTg 1より高いため、これはプレート中の樹脂が破裂していないことを意味する。12回の裏面溶接後にT 288試験を行い、得られたデータは溶接前の示度を下回らないことが分かった。これは樹脂が破裂していない証拠とも解釈できる。3回と6回の錫漂白を経て、すべて試験に合格し、泡立ちと破裂はなかった。CTE不整合と樹脂収縮、およびスライス上の体積収縮（細孔長の20%を超えない）のために、細孔リングフローティングも存在するが、これらは高熱のため避けられない現象である。fr 4 pcb板のスライスに微小亀裂がない限り、それらは一般的に許容可能な小さな欠陥と見なすことができる。