PCB技術 - リフロープロセスとpcbリフロープロセスとは

リフローとはこれは現象であり、プリント基板（PCB）上の溶接点の接触面積が加熱と冷却の過程で変化し、これは電子部品を溶接する前に経路計画に関わる過程である。

PCB回路は、デジタル回路における電流が負荷から電源に戻る経路である。この設計は、論理的ではないリターンパスが信号損失や電磁干渉を引き起こす可能性があるため、信号整合性と電磁互換性（EMC）にとって重要です。

PCBリフロー溶接の基本原理は、回路中の電子信号の伝搬モードと電流の戻り経路に関する。デジタル信号が1つの論理ゲートから別の論理ゲートに流れると、信号は導線を通って出力側から受信端に到達し、これは表面的には一方向の流れのように見えるが、実際には信号の流れの各方向に対応する還流が形成されている。

現在のリターンの形成

電流は信号伝送中に必ず戻る経路が必要である。電流は負荷の接地ピンから銅舗装平面を通って信号源に戻り、信号線と閉ループを形成する。このプロセスにより、回路の正常な動作を維持するために、回路に電流が流れることが保証されます。

高周波信号と低周波信号の戻り経路

pcb設計では、高周波信号と低周波信号の戻り経路が異なる。低周波信号はインピーダンス経路を選択する傾向があり、高周波信号はインダクタンス経路に沿って戻る可能性が高い。このような異なる特性は、信号の完全性と安定性を確保するために設計において特に考慮する必要がある。

電流回路と放射効果

PCB上の電線及びその回路は電流回路を形成し、これらの回路は回路内で電磁放射を放射することができる。電線を通過する突然の電流は空間中に電磁場を発生し、他の電線に影響を与える。したがって、電流戻り経路を制御することは、放射効果を最小化するのに役立つ。

プリント基板（PCB）の設計と製造において、リフロー溶接問題は3つの主要な要素によって引き起こされる重大な技術的課題である：チップ相互接続、銅面切断、ビアホッピング。これらの要因のそれぞれは、回路の動作中の信号歪みと機能障害を引き起こす可能性があります。

1.チップ相互接続

チップ相互接続は回路機能を実現する重要な部分である。

不良な相互接続設計や製造プロセスは、接続部に不要な熱が蓄積され、逆流の問題を引き起こす可能性があります。この熱は電流の流れを妨げ、チップの損傷や性能の低下を引き起こす可能性があります。

2.銅表面切断

銅面切断とは、PCB配線中に信号リターン経路に影響を与える可能性のある設計および製造上の問題を指す。切断が適切でないと、信号完全性の低下、ノイズ結合の増加、その他の干渉を引き起こす可能性があるため、設計には銅表面の処理に特に注意する必要があります。

3.高架橋ジャンプ

ビアホッピング問題は、PCB設計の1つの回路層から別の回路への接続設計と関係がある。無効なレイアウトは、理想的ではない電流経路をもたらし、逆流の問題を引き起こします。エンジニアは設計中に各貫通孔のレイアウトに重点を置いて、信号の還流がスムーズで、干渉を避けることを確保しなければならない。

リフロー溶接は、電子部品をプリント基板（PCB）に溶接する過程であり、主にペーストをその溶融温度に加熱し、電子部品をPCBに強固に付着させることに関する。加熱プロセスは通常、予熱、還流、冷却の3段階を含む。まず、PCBは予熱段階で予熱し、表面水分を除去し、半田の溶融に準備する。次に、溶接ペーストは還流段階で高温に達し、溶融して溶接点を形成する、最後に、冷却段階では、溶接点が急速に冷却され、硬化して、溶接材料の品質を確保します。

リフロー溶接に影響する要因

リフロー溶接の品質は多種の要素の影響を受け、主にPCBパッド設計、半田ペースト品質、加熱速度、保温温度、冷却速度を含む。これらの要素が相互作用し、溶接の全体的な効果を決定した。例えば、PCBパッドの設計が合理的であるかどうかは溶接の信頼性と安定性に直接関係している。また、溶接ペーストの成分と品質も重要な役割を果たしており、品質の悪い溶接ペーストは溶接点の品質が悪く、溶接欠陥を引き起こす可能性がある。

加熱中の重要なパラメータ

還流加熱の過程では、加熱速度と保持時間を制御することが重要である。加熱速度が速すぎると、半田ペーストが十分に溶融せず、偽半田が発生し、冷却速度が遅すぎると半田ボールやブリッジなどの不要な欠陥が発生します。また、内部加工圧力も加熱過程に一定の影響を与えるので、実際の生産においては、異なる電子部品とパッドの特性に基づいて、適切なリフロー溶接パラメータの設定を制定しなければならない。

PCBリフロー溶接はプリント基板の溶接と組立過程において重要な役割を果たしている。リフローパスを合理的に設計し、プロセスパラメータを最適化することにより、溶接点の品質を効果的に向上させ、電子部品の安定した接続と回路の全体的な性能を確保することができる。また、特に高速回路では、還流経路をよく考慮することで信号干渉を著しく低減し、信号完全性を高めることができる。将来的には、電子技術の継続的な発展に伴い、PCBリフロー溶接の研究と応用は、ますます増加する市場ニーズと技術的課題を満たすために、より深くなるだろう。