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PCB板の変形の危害
自動表面実装ラインでは、回路基板が平らでないと、位置決めが正確ではなく、部品が基板穴と表面実装パッドに挿入または取り付けられず、自動挿入機が墜落することもあります。コンポーネント付き回路基板は溶接後に曲がるため、コンポーネントピンをトリミングするのは難しい。プレートはシャーシや機械のコンセントに取り付けることができないため、組立工場でもプレートの反りが非常に心配されています。現在、表面実装技術は高速化、インテリジェント化の方向に発展しており、これは各種部品の家であるPCBボードに対してより高い平面度要求を提出している。
IPC規格では特に、SMD付きPCBボードの許容変形は0.75%、SMDなしPCBボードの許容変形は1.5%であることが指摘されている。実際には、高速および高速実装の必要性を満たすために、一部の電子部品メーカーは変形に対してより厳しい要求を持っています。例えば、当社には0.5%への変形を許可するように要求するお客様が何人かいます。さらに、個人のお客様には0.3%を要求するお客様もいます。
PCB板は銅箔、樹脂、ガラスクロスなどの材料からなる。材料ごとに物理的および化学的性質が異なる。一緒に押し出すと、残留熱応力が発生して変形することは避けられない。同時に、PCB加工過程において、高温、機械切断、湿式処理などのプロセスもPCBの変形に重要な影響を与える。つまり、PCB変形の原因は複雑で多様である。異なる材料性能や加工による変形を低減または除去する方法は、PCBメーカーが直面する複雑な問題の1つとなっている。
PCBボード変形原因解析
PCB板の変形は材料、構造、図形分布、加工技術などの面から研究する必要がある。本文は変形の各種原因と改善方法を分析し、詳しく述べる。
回路基板上の不均一な銅表面積は、曲げや反りを悪化させる。
一般的な回路基板は、VCCである場合もあり、大面積の銅箔を設計して接地する。これらの大面積のアルミニウム箔が同じ回路基板上に均一に分布しないと、吸熱と放熱が不均一になるという問題がある。もちろん、回路基板も熱によって膨張したり収縮したりします。膨張と収縮を同時に実現できない場合は、異なる応力と変形を引き起こすことになります。このとき、板材の温度がTG値に達すると、板材は軟化し始め、変形を招く。
回路基板上の各層のビア（ビア）は、プレートの膨張と収縮を制限します。
現在、回路基板の多くは多層板であり、層と層の間にリベット状の接続点（ビア）がある。接続点は貫通孔、ブラインド孔、埋め込み孔に分けられる。接続点がある場所では、板材の膨張と収縮効果が制限され、間接的に板材の曲げと反りを引き起こす
PCBボードの変形の原因は以下の通りである
（1）基板自体の重量により基板が垂れたり変形したりする
一般的に、ろう付け炉はチェーンで回路基板を動かしてろう付け炉の中を前進させる、すなわち回路基板の両側を支点として回路基板全体を支持する。板材に重い部品があったり、板材のサイズが大きすぎたりすると、自身の種の量によって中間の凹みが現れ、板材が曲がってしまうことがあります。
（2）V-CUTとコネクタバーの深さがパネルの変形に影響する
基本的に、V-CUTは板材構造を破壊する元凶であり、V-CUTは元の大きな板材に溝を切断するため、V-CUTの位置は変形しやすい。
2.1積層板材料、構造及び図形による板変形への影響解析
PCB板はコア板、半硬化シート、外銅箔からなる。コアプレートと銅箔の変形は2つの材料のCTEに依存し、
銅箔のCTEは約17 x 10−6である。
Z方向におけるFR−4基板の熱膨張係数はTG点（50〜70）x 10−6、
Tg点以上（250〜350）x 10−6は、ガラスクロスの存在により、X方向のCTEは銅箔に似ている。
PCB板加工による変形
PCBの変形原因は非常に複雑で、熱応力と機械応力に分けることができる。熱応力は主にプレス過程で発生し、機械応力は主にスタック、運搬、焼成過程で発生する。以下は、プロセス順に簡単に説明します。
銅被覆板：銅被覆板はすべて2枚のパネルで、構造は対称で、図形がない。銅箔はガラス布のCTEとほとんど同じであるため、プレス過程で異なるCTEによる変形は発生しない。しかし、銅被覆積層板のサイズが大きく、熱板の領域によって温度差があるため、プレス中には、領域によって樹脂の硬化速度や程度が少し異なります。同時に、異なる加熱速度における動粘度にも大きな差があるため、硬化過程における差による局所応力も発生する。通常、この応力はプレス後にバランスを保つが、将来の加工では徐々に放出され変形する。
積層：PCB積層過程は熱応力を発生する主要な過程である。前節では、異なる材料や構造による変形を分析しました。銅被覆積層板と同様に、硬化過程の違いによる局所応力も発生する。PCBの厚さが厚く、パターン分布が多様化し、半硬化チップが多いため、その熱応力はCCLよりもますます解消しにくくなっている。PCBプレート中の応力は、以下のドリル、成形、またはバーベキュー中に解放され、プレートが変形する原因となります。
ソルダーレジストマスク、文字焼きプロセス：ソルダーレジストインクは硬化過程で互いに積み重ねることができないため、PCB板は垂直に棚の上に置いて硬化する。ソルダーレジスト温度は約150℃で、ちょうど中低TG材料のTG点を超えている。T g点以上の樹脂は高弾性状態にあり、板材は自重やオーブン強風により変形しやすい。
熱風はんだの平坦化：錫炉温度は225℃~ 265℃、時間は3 s-6 sである。熱風の温度は280℃~ 300℃である。半田を平らにした後、板を室温から錫炉に送り、放電後2分以内に室温での後処理水洗を行う。熱風半田の平坦化過程全体は突然の加熱と冷却の過程である。回路基板材料の違いと構造の不均一性により、冷熱中に熱応力が発生することは避けられず、微歪と全体的な変形反り領域を引き起こす。
貯蔵：PCBボードは半製品段階では一般的に棚にしっかりと挿入されている。保管中、棚の締まりの調整が適切でないか、板材の積み付けが適切でないと、板材が機械的に変形することがあります。特に2.0 mm未満のシートには、より影響が大きい。
上記以外にも、PCBの変形に影響する要素はたくさんあります。
PCB板の反り防止
プリント基板の反りはプリント基板生産に大きな影響を与える。反りも回路基板の生産過程における重要な問題である。部材を取り付けた板は溶接後に曲がっており、部材の足が整然としにくい。回路基板はシャーシやマシン内のソケットに取り付けられないため、回路基板の反りはその後のプロセス全体の正常な動作に影響を与えます。現在、プリント基板は表面実装とチップ実装の時代に入り、PCBの反りに対する要求が高まっている。そのため、なぜ「中途半端」なギャングが歪んでいるのかを見つける必要があります。
1.工程設計：PCB設計において注意すべき事項：a.層間プリプレグの配列は対称でなければならない、例えば1-2層と5-6層の厚さ及びプリプレグの枚数は一致しなければならない、そうでなければ積層後に反りやすい。B.多層コアプレートとプリプレグは同じ供給業者の製品を使用しなければならない。C.外部A及びB表面の回路図領域はできるだけ近くにあるべきである。一方の面が大きな銅面で、他方の面が数本の電線しかない場合、このプリント板はエッチング後に反りやすい。両側の線面積の差が大きすぎる場合は、疎な側に独立したメッシュを追加してバランスをとることができます。
2.切断前の乾燥板材：材料投入前（150℃、8±2時間）に銅被覆板を乾燥する目的は板材中の水分を除去すると同時に、板材中の樹脂を完全に硬化させ、板材中の残留応力をさらに除去し、板材の反り防止に役立つ。現在、多くの両面および多層板は、材料の投入前または投入後の焼成に固執している。しかし、一部の板材工場にもいくつかの例外がある。現在、各PCB工場の乾燥時間は4〜10時間で異なります。生産されたプリント基板の等級と顧客の反り要求に基づいて乾燥時間を決定することを提案する。この2つの方法は実行可能であり、板材の切断と乾燥を提案する。内層も乾燥しなければならない。
3.プリプレグの緯入れ方向：積層後、緯入れ収縮率が異なり、材料を積層する時は緯入れを区別しなければならない。そうでないと、積層後に完成品の板が反りやすくなり、乾燥板に圧力をかけても補正が困難になる。多層板の反りの多くの原因は、積層中のプリプレグの緯度方向が明確に区別されていないことであり、これはランダムスタックによるものである。どのように経度と緯度を区別しますか。銅箔の長辺は緯度、短辺は経度である。不明な場合は、製造元または仕入先に連絡してください。
オーブン中で樹脂を4時間研磨した後、4℃後に積層板の応力を除去した。
5、めっきする時に薄板をまっすぐにする必要がある：0.4桁0.6 mm超薄多層板を用いて板面めっきと図形めっきを行う時、専用のニップロールを作るべきである。薄板は自動めっき線で飛母線に挟まれた後、飛母線全体のニップロールは1本の丸棒を接続し、ロール上のすべての板をまっすぐにして、めっき後の板が変形しないようにしなければならない。このような措置がなければ、20 ~ 30ミクロンの銅層をめっきすると、薄板が曲がり、修復が困難になる。
6.熱風を平らにした後の板冷却：熱風を平らにする過程で、PCBは溶接浴の高温（約250℃）の影響を受ける。取り出した後、平らな大理石や鋼板の上に置いて自然に冷却し、後のプロセッサーに送って清潔にしなければならない。これは板材の反りを防止するのに有利である。鉛とスズ表面の輝度を高めるため、一部の工場では、熱空気が平らになった直後に板材を冷水に入れ、数秒後に取り出して後処理を行う。一熱一冷の衝撃は、あるタイプの板材の反り、層化、または泡立ちを引き起こす可能性があります。また、機器にエアフロートを取り付けて冷却することもできます。
7.反り板処理：管理が整っている工場内で、最終検査時に印刷板に対して100%の平坦度検査を行う。不合格な板材はすべて選ばれてオーブンに入れ、150℃と高圧で3 ~ 6時間乾燥し、高圧で自然冷却します。次に板材を取り外し、平坦度をチェックします。これにより、ボードを節約できます。一部の板は乾燥して2 ~ 3回押してから平らにする必要があります。上海ベル社は上海華宝代理店の空力整経機を使用しており、PCB反りの修復効果が高い。上記の反り防止技術措置を実行しなければ、一部の板材は役に立たず、廃棄するしかない。
