PCB技術 - PCB回路 基板溶接法と高Tg材料の使用理由

PCB回路 基板溶接方法

浸漬錫効果

ホット・リキッド・ハンダは、はんだ付けされているPCBの金属表面を溶解して浸透させるとき、金属中の錫または金属中のスズと呼ばれる。はんだと銅分子の混合物は銅の新しい部分とはんだ合金の一部を形成する。この溶媒を錫という。それは、金属合金化合物を生成するためにPCBのさまざまな部分間の分子間結合を形成する。良好な分子間結合形成は、PCB溶接プロセスのコアであり、PCB溶接継手の強度及び品質を決定する。銅表面のみが汚染を受けず、PCBに空気をさらすことによって形成される酸化膜はなく、錫に接触し、半田および作業面は適切な温度に到達する必要がある。

表面張力

誰もが水の表面張力に精通している, それは冷たい水の滴を保つ グリース被覆PCB 金属板球形, この場合は, 固体表面に広がる液体の付着力は凝集力よりも小さい. 表面張力を減らすために、暖かい水と洗剤で洗ってください. 水は浸す グリース被覆PCB基板薄い金属板を形成するための金属板と流れ. 接着力が凝集力より大きい場合、これは起こり得る.

錫−鉛半田の凝集は、水のそれよりもさらに大きく、半田を球状にして表面積を減少させる（同じ体積に対して、他の幾何学的形状と比較して、低エネルギー状態の要件を満たすためには、小面積を有している）。

グリース処理したPCB金属板へのフラックスの影響は洗剤の効果に類似している. 加えて, 表面張力はPCB表面の清浄度と温度に大きく依存する. 接着エネルギーが表面エネルギー（凝集力）よりもはるかに大きい場合のみ, PCBは理想的な浸漬すず材料である.

三チン錫角

ハンダの共晶点温度がハンダの共晶点温度より約35℃°C高い場合、ホットはんだ付けされたPCBの表面に半田の滴下を落としてメニスカスを形成する。ある程度まで、PCB金属表面の錫への接着は、メニスカスの外観によって評価することができる。ハンダメニスカスが明確なアンダーカットを有する場合、形状はグリースコーティングされたPCB金属板上の低下に類似しているか、あるいは球状である傾向があり、金属ははんだ付けできない。メニスカスの長さは30以下である。角度が小さく溶接性が良い。

金属合金の製造

銅と錫の間の金属間結合は結晶粒を形成し，結晶粒の形状と大きさははんだ付け温度の持続時間と強さに依存する。はんだ付け工程では熱が少なく、微細な結晶構造を形成することができ、PCBボードは優れたはんだ接合部を形成することができる。長すぎる反応時間は、PCBのハンダ付け時間が長すぎるか、高温であるか、または両方とものために、低い剪断強度で砂質で脆い結晶構造をもたらす。pcbの金属基板としては銅を用い，はんだ合金としてはtinリードを用いる。鉛と銅は金属合金化合物を形成しないが、錫は銅に浸透する。tinとcuの分子間結合は，はんだと金属の接合面に金属合金化合物cu 3 snとcu 6 sn 5を形成する。

金属合金層（n相＋角相）は非常に薄くなければならない。pcbレーザ溶接では，金属合金層の厚さは0 . 1 mmである。ウェハーはんだ付けおよび手動はんだ付けにおいて、PCB回路基板のはんだ接合部の金属間接続層の厚さは、0.5 mm／mより大きい。通常、はんだ付け時間をできるだけ短くするために、金属合金層の厚さを1×4分の1以下に制御する。

金属合金のCo複合層の厚さは、はんだ接合が形成される温度および時間に依存する。理想的には、溶接は220℃で約2秒以内に完了する必要があります。この状態で、銅と錫の化学的拡散反応は、適切な量の金属合金接続材料Cu 3 Sn及びCu 6 Sn 5を生成する。約0.5×1／4 mの厚さでは、通常、金属−金属接合が不十分であることは、コールド溶接継手において通常発生し、又は溶接プロセス中に適切な温度まで温度が上昇しない。PCBのはんだ付け面が切断されることがあります。逆に、過熱したりはんだ付けされたりするはんだ接合部では、過度に厚い金属合金層がPCBはんだ接合部の引張強度を非常に弱くする。

高Tg材料使用の理由

PCB製造における基本的なFR4材料に加えて、いくつかの顧客はまた、高いTG材料が材料で使用されることを示しているので、PCB製造における高Tg材料を使用する理由は？

pcb生産で使用されるtgのフルネームはガラス転移温度を示すガラス化温度である。回路基板は耐火性でなければならず、ある温度では燃焼できないが、軟化するだけでよい。このときの温度点をガラス転移温度（tg点）といい、この値は基板基板の寸法安定性に関係する。tg値が高いほど，pcb温度抵抗は改善された。TGPCBが高い領域に温度が上昇すると、基板は「ガラス状」から「ゴム状」に変化する。この温度をシート（tg）温度のガラス転移と呼ぶ。換言すれば、Tgは高温を維持する基板温度である。すなわち、通常のPCB基板材料は、膨張、変形、融解などの現象を生じさせるだけでなく、高温での機械的特性や電気的特性の急激な低下も生じる。

基板のtgの増加は，深セン回路基板校正のための耐熱性，耐湿性，耐薬品性，抵抗安定性の特性を強化し改善する。Tg値が高いほど、基板の温度及び他の性能は良好であり、特に鉛フリー製造プロセスでは、より高いTgの用途がある。

高いTgは、高い耐熱性を意味します。電子工業，特にコンピュータに代表される電子製品の急速な発展に伴い，高機能・高多層の開発には，pcb基板材料の耐熱性が重要である。smtとcmtに代表される高密度実装技術の出現と発展により，基板の高耐熱性の支持とは，小さな開口，微細配線，細線化の点でpcbsがますます分離できなくなった。これはまた、高いTG材料がPCB製造で使用される大きな理由でもある。

したがって, PCB生産, FR - 4と高Tg FR4の違いは機械的強度である, 次元安定性, 接着性, 高温状態での材料の吸水性, 特に吸湿後に加熱すると. パフォーマンスに違いがある, 熱分解, 熱膨張その他の条件. 高いTG製品は明らかに普通より優れている PCB基板材料.