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PCB기술

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PCB 보드 변형이 너무 많은 피해를 입히는 이유는 PCB 보드 휨
2020-09-12
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Author:ipcb      Share

PCB 기판 변형의 피해

자동 표면 실장 라인에서 회로 기판이 평평하지 않으면 위치가 부정확하고 기판 구멍과 표면 실장 패드에 부품을 삽입하거나 실장할 수 없으며 자동 삽입 기계가 충돌할 수도 있습니다. 부품이 있는 회로 기판은 용접 후 구부러져 부품 핀을 다듬기가 어렵습니다. 보드는 기계의 섀시 또는 소켓에 설치할 수 없으므로 조립 공장도 보드 뒤틀림에 대해 매우 걱정하고 있습니다. 현재 표면 실장 기술은 다양한 구성 요소의 집인 PCB 보드에 대한 더 높은 평탄도 요구 사항을 제시하는 고속 및 지능화를 향해 발전하고 있습니다.

IPC 표준에서 특별히 SMD가 있는 PCB 보드의 허용 변형은 0.75%이고 SMD가 없는 PCB 보드의 허용 변형은 1.5%라고 명시되어 있습니다. 사실, 고속 및 고속 마운팅의 요구를 충족하기 위해 일부 전자 어셈블리 제조업체는 변형에 대한 요구 사항이 더 엄격합니다. 예를 들어, 우리 회사에는 허용 변형을 0.5%로 요구하는 여러 고객이 있으며 일부 개별 고객도 0.3%가 필요합니다.

PCB 보드는 동박, 수지, 유리 천 및 기타 재료로 구성됩니다. 각 재료의 물리적 및 화학적 특성은 다릅니다. 함께 눌려지면 필연적으로 잔류 열 응력이 발생하여 변형이 발생합니다. 동시에 PCB 처리 과정에서 고온, 기계적 절단, 습식 처리 및 기타 공정도 PCB 변형에 중요한 영향을 미칩니다. 즉, PCB 변형의 원인은 복잡하고 다양합니다. 다양한 재료 특성 또는 처리로 인한 변형을 줄이거나 제거하는 방법은 PCB 제조업체가 직면한 복잡한 문제 중 하나가 되었습니다.

PCB 기판 변형 원인 분석

PCB 기판의 변형은 재료, 구조, 그래픽 분포, 가공 공정 등의 측면에서 연구되어야 한다. 본 논문에서는 변형의 다양한 원인과 개선 방법을 분석하고 정교화한다.

회로 기판의 고르지 않은 구리 표면적은 굽힘 및 뒤틀림을 악화시킵니다.

일반 회로 기판은 접지용으로 넓은 면적의 동박으로 설계되며, 때때로 VCC 이러한 넓은 면적의 동박이 동일한 회로 기판에 고르게 분포되지 않을 때 불균일한 열 흡수 및 방열 문제가 발생합니다. 물론 회로 기판도 열에 의해 팽창 및 수축됩니다. 팽창과 수축이 동시에 이루어지지 않으면 다른 응력과 변형이 발생합니다. 이때 기판의 온도가 TG 값에 도달하면 기판이 부드러워지기 시작하여 변형이 발생합니다.

회로 기판의 각 레이어의 비아(비아)는 기판의 팽창과 수축을 제한합니다.

오늘날 대부분의 회로기판은 다층기판이며, 층 사이에 리벳과 같은 연결점(비아)이 있습니다. 연결 지점은 관통 구멍, 막힌 구멍 및 매설 구멍으로 구분됩니다. 연결점이 있는 곳에서는 판재의 팽창과 수축의 효과가 제한되어 간접적으로 판재의 휘어짐과 뒤틀림이 발생합니다.


PCB 기판 변형의 원인은 다음과 같습니다.

(1) 회로 기판 자체의 무게로 인해 기판이 처지고 변형될 수 있습니다.

일반적으로 납땜로는 체인을 사용하여 회로 기판이 납땜로에서 앞으로 이동하도록 구동합니다. 즉, 기판의 양면이 전체 기판을 지지하는 지렛대로 사용됩니다. 보드에 무거운 부품이 있거나 보드의 크기가 너무 크면 자체 종자량으로 인해 중간에 함몰 현상이 나타나 플레이트가 구부러집니다.

(2) V-CUT 및 연결 스트립의 깊이는 패널의 변형에 영향을 미칩니다.

기본적으로 V-CUT은 기판 구조를 파괴하는 주범입니다. V-CUT은 원래의 큰 판재에 홈을 자르는 것이기 때문에 V-CUT의 위치가 변형되기 쉽습니다.

2.1 판 변형에 대한 적층 재료, 구조 및 형상의 영향에 대한 분석

PCB 보드는 코어 보드, 반경화 시트 및 외부 동박으로 구성됩니다. 코어 보드와 동박의 변형은 두 재료의 CTE에 따라 다릅니다.

동박의 CTE는 약 17x10-6입니다.

Z 방향에서 FR-4 기판의 CTE는 TG 지점에서 (50 ~ 70) x10-6입니다.

Tg점보다 (250 ~ 350) x10-6이고 X방향의 CTE는 유리천의 존재로 인해 동박과 유사하다.

PCB 기판 가공으로 인한 변형

PCB의 변형 원인은 매우 복잡하며 열 응력과 기계적 응력으로 나눌 수 있습니다. 열응력은 주로 프레스 공정에서 발생하며 기계적 응력은 주로 적층, 취급 및 베이킹 공정에서 발생합니다. 다음은 그 과정의 순서에 따른 간단한 논의이다.

동박적층판: 동박적층판은 모두 대칭구조의 양면판으로 도형이 없습니다. 동박은 유리 천의 CTE와 거의 동일하므로 프레스 공정에서 다른 CTE로 인한 변형이 발생하지 않습니다. 그러나 동박 적층 프레스의 크기가 크고 열판의 다른 영역의 온도 차이로 인해 프레스 과정에서 영역에 따라 수지 경화 속도와 정도에 약간의 차이가 있습니다. 동시에 다른 가열 속도에서의 동적 점도도 큰 차이가 있으므로 경화 과정의 차이로 인한 국부 응력도 생성됩니다. 일반적으로 이러한 종류의 응력은 프레스 후 균형을 유지하지만 점차적으로 해제되어 향후 공정에서 변형이 발생합니다.

적층: PCB 적층 공정은 열 응력을 발생시키는 주요 공정입니다. 다른 재료 또는 구조로 인한 변형은 이전 섹션에서 분석되었습니다. 동박적층판과 마찬가지로 양생과정의 차이로 인한 국부응력도 발생한다. 더 두꺼운 두께, 다양한 패턴 분포 및 더 많은 반경화 칩으로 인해 PCB의 열 응력은 CCL보다 제거하기가 점점 더 어렵습니다. PCB 기판의 응력은 다음 드릴링, 모양 또는 바베큐 공정에서 해제되어 기판이 변형됩니다.

솔더 마스크, 캐릭터 베이킹 공정: 솔더 레지스트 잉크는 경화 중에 서로 쌓일 수 없기 때문에 PCB 보드는 경화를 위해 선반에 수직으로 배치됩니다. 솔더 저항 온도는 약 150℃로, 중저 Tg 재료의 TG 포인트를 약간 초과합니다. Tg점 이상의 수지는 고탄성 상태로 자중이나 오븐의 강한 바람에 의해 판재가 변형되기 쉽습니다.

열풍 솔더 레벨링 : 주석로 온도는 225 ℃ ~ 265 ℃이고 시간은 3s-6s입니다. 뜨거운 공기의 온도는 280℃ ~ 300℃입니다. 땜납이 평평해지면 상온에서 주석로로 판을 공급하고 배출 후 2분 이내에 상온에서 후처리 수세를 한다. 전체 열풍 솔더 레벨링 프로세스는 갑작스러운 가열 및 냉각 프로세스입니다. 회로 기판의 다른 재료와 고르지 않은 구조로 인해 냉간 및 고온 공정에서 필연적으로 열 응력이 나타나 미세 변형 및 전체 변형 휨 영역이 발생합니다.

보관: 반제품 단계의 PCB 보드는 일반적으로 선반에 단단히 삽입됩니다. 선반 조임을 잘못 조정하거나 보관 중 보드를 쌓으면 보드가 기계적 변형을 일으킬 수 있습니다. 특히 2.0mm 미만의 시트의 경우 영향이 더 심각합니다.


위의 요인 외에도 PCB 변형에 영향을 미치는 많은 요인이 있습니다.

PCB 기판 휨 방지

인쇄회로기판의 휨은 인쇄회로기판 생산에 큰 영향을 미칩니다. 휨은 또한 회로 기판 생산 과정에서 중요한 문제 중 하나입니다. 부품이 있는 기판은 용접 후 구부러져 부품 다리가 깔끔해지기 어렵습니다. 보드는 기계의 섀시 또는 소켓에 설치할 수 없으므로 회로 보드의 뒤틀림은 전체 후속 프로세스의 정상적인 작동에 영향을 미칩니다. 현재 인쇄 회로 기판은 표면 실장 및 칩 설치 시대에 진입했으며 PCB 휨에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. 그래서 우리는 왜 반쪽 Gang이 뒤틀리는지 알아내야 합니다.

1. 엔지니어링 설계: PCB 설계에서 주의가 필요한 사항: a. 층간 프리프레그의 배열은 대칭이어야 합니다. 예를 들어 1-2 및 5-6 층의 두께와 프리프레그의 시트 수는 일정해야 합니다. 그렇지 않으면 적층 후 뒤틀림이 쉬워야 합니다. 다. 다층심판 및 프리프레그는 동일한 공급자의 제품을 사용하여야 한다. 다. 다. 외부 A면과 B면의 회로도의 면적은 가능한 한 가까워야 한다. 한면이 큰 구리면이고 B면이 몇 개의 와이어 만 있으면 에칭 후이 인쇄 기판이 휘어지기 쉽습니다. 두 면 사이의 선 면적 차이가 너무 큰 경우 균형을 맞추기 위해 희소한 면에 일부 독립 그리드를 추가할 수 있습니다.

2. 절단 전 판 건조 : 블랭킹 전 동장적층판을 건조(150℃, 8±2시간)하는 목적은 판 내의 수분을 제거함과 동시에 판 내의 수지를 완전히 고화시키는 것, 나아가 판에 남아 있는 응력을 제거하면 판의 뒤틀림을 방지하는 데 도움이 됩니다. 현재 많은 양면 및 다층 기판은 블랭킹 전후에 베이킹 단계를 고수하고 있습니다. 그러나 일부 보드 공장에는 몇 가지 예외가 있습니다. 현재 각 PCB 공장의 건조 시간은 4~10시간으로 일정하지 않습니다. 생산된 인쇄 회로 기판의 등급과 고객의 휨 요구 사항에 따라 건조 시간을 결정하는 것이 좋습니다. 두 가지 방법이 가능하며 보드를 자르고 말리는 것이 좋습니다. 내부 층도 건조되어야 합니다.

3. 프리프레그의 경도와 씨실 방향: 라미네이션 후 날실과 씨실의 수축률이 다르기 때문에 블랭킹과 라미네이팅 시 날실과 씨실을 구별해야 합니다. 그렇지 않으면 적층 후 완성된 판재의 뒤틀림을 일으키기 쉽고, 건조판에 압력을 가해도 교정이 어렵다. 다층기판의 휨이 발생하는 많은 원인은 적층과정에서 프리프레그의 경사방향과 위사방향이 명확하게 구분되지 않는데, 이는 랜덤 적층에 의해 발생한다. 경도와 위도를 구별하는 방법? 동박의 경우 긴 쪽이 위도이고 짧은 쪽이 경도입니다. 확실하지 않은 경우 제조업체 또는 공급업체에 문의하십시오.

오븐에서 4시간 동안 수지를 밀링한 후 섭씨 4도 후 라미네이트에서 응력을 제거합니다.


5. 전기도금 중 박판을 곧게 펴는 것이 필요합니다. 0.4 ~ 0.6 mm 극박 다층판을 판 표면 전기도금 및 그래픽 전기도금에 사용할 경우 특수 클램핑 롤러를 만들어야 합니다. 얇은 판을 자동 전기 도금 라인의 플라잉 버스에 고정 한 후 전체 플라잉 버스의 클램핑 롤러를 둥근 막대로 연결하여 롤러의 모든 플레이트를 곧게 펴서 전기 도금 후 플레이트가 변형되지 않도록해야합니다 . 이러한 조치가 없으면 20-30마이크론 구리층을 전기도금한 후 박판이 휘어지고 개선이 어렵습니다.

6. 열풍 레벨링 후 기판 냉각: 열풍 레벨링 동안 PCB는 높은 솔더 욕(약 250℃)의 영향을 받습니다. 꺼낸 후에는 평평한 대리석이나 철판에 올려 자연 냉각시킨 후 후처리기로 보내 청소합니다. 이것은 보드의 뒤틀림 방지에 좋습니다. 일부 공장에서는 납과 주석 표면의 밝기를 높이기 위해 열풍 레벨링 직후 판을 찬물에 담갔다가 몇 초 후에 꺼내 후처리를 하기도 합니다. 하나의 뜨겁고 하나의 차가운 충격은 일부 유형의 보드에서 뒤틀림, 박리 또는 물집을 유발할 수 있습니다. 또한 냉각용 장비에 에어 플로팅 베드를 설치할 수 있습니다.

7. 뒤틀림 판 처리: 질서 있게 관리되는 공장에서 최종 검사에서 인쇄판에 대해 100% 평탄도 검사가 수행됩니다. 부적격 판은 모두 골라 오븐에 넣고 150℃, 중압 3~6시간 건조 후 중압 자연 냉각한다. 그런 다음 감압으로 보드를 꺼내고 평탄도를 확인하십시오. 이런 식으로 일부 보드를 저장할 수 있습니다. 일부 보드는 건조하고 수평을 맞추기 위해 두세 번 눌러야 합니다. Shanghai Huabao 에이전트의 공압 보드 뒤틀림 교정기는 Shanghai Bell에서 사용되었으며 PCB 뒤틀림 수리에 매우 좋은 영향을 미칩니다. 위의 뒤틀림 방지 공정 조치가 구현되지 않으면 일부 보드는 무용지물이 되어 폐기될 수 있습니다.