PCB 기술 - PCB의 신뢰성에 대한 간단한 설명

PCB의 기본 기능 중 하나는 전기 신호의 전송을 탑재하는 것이다.

PCB의 신뢰성을 연구하는 것은 그것의 기본 기능이 상실되지 않았는지, 또는 그것의 일부 전기 성능 지표가 악화되지 않았는지, 즉 그것의 기능의 내구성을 연구하는 것이다.본고는 설치 후 하류 PCB 사용자의 품질, 직접 사용자 디버깅의 품질과 제품 사용의 품질 세 가지 측면에서 PCB의 신뢰성을 연구하여 PCB 가공의 품질을 표징하고 높은 신뢰성 PCB를 생산하는 데 기본적인 경로를 제공하고자 한다.

1개의 PCB에 대한 신뢰성 분석

1.1 PCB 설치 후 품질 증명

PCB 설치 후 PCB의 품질은 다음과 같습니다.

PCB의 외관에 거품, 흰 점, 꼬임 등의 현상이 있는지 눈으로 검사한다.

한 가지 우려되는 점은 신뢰할 수 있는 PCB를 설치한 후 기포가 생겨서는 안 된다는 것이다. 업계 관계자들은"폭발판 또는 계층화"라고 부른다.신뢰성이 높은 PCB를 얻기 위해서는 다음과 같은 몇 가지 측면에서 시작해야 합니다.

1.1.1 PCB 소재 선택

같은 유형의 PCB 베이스는 제조업체마다 성능 차이가 크고, 다른 유형의 PCB 베이스는 성능 차이가 더 크다.PCB는 기초재를 가공할 때 재료의 내열성과 재료의 전기성능을 고려해야 한다.설치에 있어서 우리는 재료의 내열성을 더 많이 고려한다.재료의 열 저항은 일반적으로 유리화 변환 온도 (Tg) 및 열 분해 온도 (Td) 라고 합니다.현재 PCB 설치는 부품의 용접점 구성(납과 무연)에 따라 납, 무연, 혼합 설치로 나뉜다.해당 환류 용접 피크 온도는 각각 섭씨 215, 250도, 225도다. 따라서 설치 방법에 따라 PCB 소재를 다르게 선택해야 한다.무연 용접의 경우 Tg가 170℃ 이상인 보드를 선택합니다.혼합 어셈블리 용접의 경우 150 ℃ 이상의 Tg 판재를 선택합니다.

지시선 용접의 경우 모든 재료가 적합하지만 일반적으로 130C 이상의 Tg 보드를 사용합니다.Tg를 고려하는 것 외에도 제조업체의 브랜드와 모델에 유의해야합니다.현재 성능이 안정적인 상용 판재는 Tuc, IsoIa, Hitachi, Neleo 등이다.

1.1.2 프로세스 제어

PCB는 출하 전에 샘플을 채취하여 출하 상태와 열 응력 테스트를 진행하는데, 그 목적은 설치가 계층화되지 않도록 하는 것이다. 출하 상태에 결함이 있고 열 응력 검사에 완전히 합격한 제품의 설치에 결함이 없다는 보장은 없지만,납품 상태에 결함이 있는 제품을 설치할 때 반드시 위험이 존재합니다.따라서 제공 상태 및 열 응력 테스트는 설치 품질의 초기 예측 요소입니다.따라서 납품 상태와 열 응력 감정은 PCB 납품에 필수적이다.따라서 PCB의 가공 과정에서 납품 상태와 열 응력 테스트에 합격하고 설치 후의 품질을 향상시키기 위해 다음과 같은 몇 가지 측면에 주의해야 한다.

1.1.2.1 PCB 머시닝 요구 사항 정의

PCB 열응력 테스트 결과는 층수, 두께, BGA 간격(또는 구멍 간 중심거리), 도체 구리 두께 등의 영향을 받는다. 12층 이상, 두께 3.0mm 이상의 판은 Z축 팽창과 수축 값이 크기 때문에 열응력 이후 미세한 균열과 공벽 결함이 생기기 쉽다.

BGA 간격은 0.8mm 미만이거나 공벽 중심 거리는 0.5mm 미만이다. 열 용량이 크기 때문에 설치 과정에서 열이 집중돼 전매질층이 층화되기 쉽다.그러므로 Tg가 170C보다 높은 재료를 선택하여 이런 PCB를 처리해야 한다.

도체의 두께가 35μM보다 크고 열용량이 높으며 수지의 류동저항이 크므로 층압과정에 될수록 많은 고유동성반경화편을 사용한다.구멍 지름이 0.3mm 미만인 PCB의 경우 드릴링 품질은 구멍 벽 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.드릴링 매개변수를 엄격히 제어하여 구멍 벽이 깨끗하고 플랫하며 파열이 적도록 해야 합니다.

1.1.2.2 세밀한 프로세스 제어

계층은 교체 상태와 열 응력 실험에서 발생한다.주요 원인은 내부 도체 산화처리 품질의 결함으로 구리와 반경화편의 접착성이 떨어지거나 반경화편이 염색되거나 흡습되기 때문이다.산화 과정은 재료에 따라 다르다.고Tg 소재는 단단하고 바삭하며 벨벳 같은 갈색에 산화된다.일반 재료는 결정에 의해 흑산화될 수 있습니다[2].물론 도체 표면의 거칠음은 구리와 반경화판의 결합력에 직접적인 영향을 미친다.따라서 어떤 산화 처리든 산화의 표면 거칠음을 명확히 해야 한다.이와 동시에 층압과정에서 될수록 재료의 오염과 흡습을 피해야 한다.그러므로 반드시 단장편재의 베이킹조건을 정량적으로 통제하고 반경화편재를 제습해야 하며 반드시 층압판중의 환경청결도와 조작규범을 통제해야 한다.층압 과정의 제어에서 반드시 판재의 유형과 수량에 따라 효과적인 층압 파라미터를 확정하여 수지의 충분한 윤습과 유속을 확보하고 빈틈이 생기지 않도록 해야 한다.

1.2 PCB 디버깅 품질의 표징

PCB 디버깅의 품질은 주로 디버깅 결과가 설계 요구를 순조롭게 만족시키느냐에 달려 있다.설치가 완료되면 PCB의 디버깅이 PCB의 가공 품질과 순조롭게 관련되는지 여부도 PCB의 신뢰성을 나타내는 중요한 정보이다.일반적으로 디버깅이 순조로운 판은 비교적 높은 신뢰성을 가지고 있다.반대로 회로기판 디버깅이 순조롭지 못하면 신뢰성에 위험이 있을 수밖에 없다.PCB의 가공 품질은 주로 PCB의 회선 계층, 디스크 계층 및 미디어 계층과 관련됩니다.

1.2.1 PCB 도체가 PCB 품질에 미치는 영향

전자제품의 정밀화발전에 따라 PCB가공기술이 끊임없이 제고됨에 따라 PCB도선은 더는 간단한 신호전송이 아니라 저항선, 윤곽선, 저항선 등 많은 기능요구에 의해 보충된다.형상 각도 등이 PCB 성능에 미치는 영향은 갈수록 뚜렷해지고 있다.선가중치의 10% 편차는 최대 20% 의 임피던스 변화를 초래할 수 있습니다.와이어의 간격 및 가시는 신호를 0.1 ns 지연시킵니다.도선의 형태 차이는 반사, 잡음 및 기타 간섭을 일으켜 신호 전송의 무결성에 영향을 줄 수 있습니다.이로부터 알수 있는바 인쇄판의 제작과정에서 선로의 질은 홀시할수 없다.한편으로는 엄격한 공정 제어가 필요하며, 다른 한편으로는 고정밀 생산 설비와 적절한 공정 기술 (예: 반첨가 및 추가) 이 필요하여 생산 라인의 정밀도가 설계 요구에 부합하도록 보장해야 한다.

1.2.2 PCB 연결판이 PCB 품질에 미치는 영향

연결 디스크에는 일반적으로 큰 구멍이 있습니다.설계에서 루프의 너비 요구사항을 고려했습니다.품질은 보장되지만 구멍의 품질은 제조업체에 따라 다릅니다.0.6mm보다 큰 구멍 지름과 Pb/Sn의 열린 창 코팅의 경우 문제가 발생할 가능성이 거의 없습니다.그러나 0.3mm 미만의 구멍의 경우 거친 정도, 찢어진 깊이, 구멍 벽의 두께와 균일성은 작은 구멍의 다른 매개변수와 나쁜 용액 교환으로 인해 발생합니다.앞으로 가능한 한 다른 통공 코팅 공정을 채택할 것이다. 예를 들어 용접 잉크로 구멍을 덮거나 심지어 막는다. 그러나 막힌 구멍은 구멍에 대한 저항에 큰 영향을 미치지 않는다.따라서 공극 저항의 차이는 여전히 있습니다.표 1에는 서로 다른 제조업체의 0.25mm 구멍에 대한 저항 테스트 결과가 나와 있습니다.

표1공 저항차

표1공 저항차

큰 공극저항은 전신호 전송의 질에 영향을 주는 동시에 공극벽에 비전도불순물이나 구멍이나 균열이 존재하는가를 굴절시킨다.이런 구멍은 고온의 충격으로 불가피하게 균열이나 균열이 생겨 PCB를 형성하는 기능이 완전히 상실된다.따라서 PCB 머시닝에서는 구멍 임피던스 값의 크기에 특히 주의해야 합니다.

1.2.3 PCB 계층이 PCB 품질에 미치는 영향

PCB의 층은 PCB의 가공재료와 층간 개전층의 두께와 균일성을 가리키는데 앞에서 이미 묘사하였는데 중점은 개전층의 두께와 균일도이다.

전매질층의 두께는 PCB의 층간절연에 영향을 미치며 그 특징매개변수는 전압을 뚫는것이다.격침 전압이 높을수록 절연성이 좋다.서로 다른 분야에서 사용되는 PCB의 뚫기 전압은 다를 수 있지만 개전층이 얇아 뚫기 전압이 낮아야 하고 같은 두께의 개전층이 더 두꺼워야 하기 때문에 개전층 두께에 대한 제어는 뚫기 전압에 기초하고 반경화판의 유형을 고려한다.개전층 두께의 균일성은 신호 전송의 안정성에 영향을 준다.두께 편차는 10%이며 특성 임피던스 편차는 20%에 달합니다.두께의 균일성은 한편으로는 겔 시간, 수지 유동성 등 재료 성능 매개변수와 관련이 있고, 다른 한편으로는 층압 공정 매개변수와 설비 정밀도와 밀접한 관련이 있다.따라서 개전층 두께의 균일성 제어는 고정밀 설비와 최적화된 층압 파라미터를 통해 제어해야 한다.

1.3 PCB 사용 품질의 표징

전자 제품의 사용 중 성능의 안정성은 PCB의 품질과 관련이 있습니다.PCB의 사용에서 흔히 볼 수 있는 결함은 이온 마이그레이션(CAF) 및 용접재 품질(Joint)이다.구리 이온 마이그레이션 시스템은 구리가 유리 섬유 빔 또는 면사 빔과 수지 사이의 틈을 통해 구멍 벽에서 구멍 벽으로 이동하는 것과 같은 두 도체 사이에서 이동합니다.PCB에 전기가 들어오면 고압의 구리 (양극) 가 먼저 물속에서 부식된 후 구리 Cu2 + 로 산화하는 것이 그 기능이다.구리 이온은 통로를 따라 다른 저압극으로 천천히 이동한다.저압단도 양극으로 이동하여 그들이 도중에 통로를 만났을 때 구리는 량자에서 회복되여 두곳 사이의 련결, 즉 루전단락을 형성할수 있다.단락이 발생하면 CAF는 높은 저항 가열로 소실되고 새로운 CAF가 시작됩니다.이런 상황은 일주일에 한 번 또 한 번 발생하며, 때로는 심지어 전자 제품의 기능도 없다.다음은 CAF가 발생하는 몇 가지 상황입니다.

CAF는 나동 도체, 수증기, 전해질, 전세차, 통로 등 다섯 가지 조건에서 생산해야 한다는 것을 알 수 있다.전자제품의 사용에서 앞의 네 가지는 불가피하다.채널은 CAF의 생성을 제어하는 데 사용될 수 있으며 채널의 형성은 주로 PCB 생산의 재료, 드릴링, 오염 등과 관련이 있습니다.일반적으로 유리섬유가 가늘수록 수지함량이 높고 인성이 좋으며 드릴구멍이 찢어질 가능성이 낮다.따라서 고밀도 PCC 또는 습한 환경에서 사용되는 PCB는 가능한 한 정교한 유리 섬유 재료를 사용해야합니다.서로 다른 재료, 서로 다른 구멍 수, 서로 다른 구멍 파라미터, 구멍을 뚫을 때 드릴이 철근 재료에 미치는 영향이 다르고 구멍 벽의 질량이 다르며 구멍 벽에 대한 손상도 다르고 심지 채취 정도가 다르다.따라서 구멍이 뚫리는 것을 방지하기 위해 드릴링 품질을 엄격히 제어하여 구멍 벽이 매끄럽고 평평하도록 해야 합니다.오염물 제거의 주요 목적은 내부 도체에 구멍을 뚫을 때 흡착되는 수지를 제거하는 것이다.물론 공벽 절연층의 수지도 물린다.때로는 음식각을 형성하기 위해 공벽 절연층의 수지를 더 많이 물기도 한다.이때 물림량을 엄격히 통제해야 한다.그렇지 않으면 "통로" 가 쉽게 형성됩니다.

다음 그림은 수지의 교합이 너무 많다는 것을 보여준다.

PCB와 부품 사이에는 용접 용접점 연결이 사용되며 전자 제품을 사용하는 동안 환경 영향으로 예외가 발생하는 경우가 있습니다.이것은 주로 PCB의 표면 코팅 공정과 관련이 있습니다.현재 PCB 표면에는 열풍정평, 주석도금, 화학니켈금, 유기항산화보호, 은 등이 칠해져 있다. 열풍정평이나 주석도금 용접 과정에서 형성되는 Cu6Sn5IMC는 장기간 사용에는 변함이 없다.용접점이 견고하고 믿을 만하다.화학 니켈 금의 배선이 고르지 않기 때문에, 불가피하게"산화 니켈"블랙 용접판이 생길 수 있다.이와 함께 용접 과정에서 Ni3Sn4 IMC가 형성돼 금과 인이 침투하면서 용접점이 장기간 사용 과정에서 취약해지고 신뢰성이 낮아졌다.OSP 키는 Cu6Sn5 IMC를 형성하며 Au, Ag와 같은 다른 금속으로부터 오염되지 않습니다.그것들은 양호한 강도와 신뢰성을 가지고 있다.침은 용접점은 Cu6SnIMC를 형성하며 좋은 강도를 가지고 있지만 노화에 약하다.침은 용접점은 미세한 구멍을 형성할 수 있습니다.Cu6Sn5는 침석 용접점의 가장자리에 형성되지만 침석층은 점차 밑부분의 구리에 흡수되어 IMC로 변한다.모양새가 밝은 흰색에서 회백색으로 변경됩니다.Ni-Au를 도금할 때 용접점의 질량은 점차 금의 침투의 영향을 받게 되는데 비록 건조해야 할 린과 흑용접판이 비교적 적고 용접점의 강도가 비교적 높다.따라서 PCB 표면 코팅의 선택은 용접점의 품질에 영향을 미치고 전자 제품의 사용 효과와 관련됩니다.따라서 신뢰성이 높은 제품 설계에서 PCB 표면 코팅은 뜨거운 공기가 평평하거나 OSP가 선호합니다.

2 결론

(1) PCB의 신뢰성은 설치 후 품질, 디버깅 품질, 사용 품질 등 세 가지 측면에서 나타낼 수 있다.(2) 설치 품질에는 재료 선택 및 프로세스 제어가 포함됩니다.(3) 디버깅 품질은 PCB 기본 부품의 정밀도 제어와 밀접한 관련이 있다;(4) 사용 품질은 환경 및 표면 코팅의 선택과 관련이 있습니다.