인쇄회로기판의 제조 및 적용에 있어서 휨은 성능과 신뢰성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. PCB 보드 뒤틀림은 전자 부품의 납땜 불량으로 이어질 뿐만 아니라 전기 연결 오류를 일으킬 뿐만 아니라 제품의 전반적인 조립 정확도에 영향을 미치고 제품 품질을 저하시킬 수도 있습니다. 따라서 효과적인 PCB 보드 변형 제어 체계를 구현하는 것은 PCB 보드 품질을 향상하고 전자 장치의 안정적인 작동을 보장하는 데 매우 중요합니다.
1, PCB 기판의 변형 원인 분석
중요한 요소
보드 특성의 차이: 일반적인 FR-4, CEM-3 등과 같은 다양한 유형의 PCB 보드는 열팽창 계수가 다릅니다. PCB 제조 과정에서 고온 용접 및 기타 공정을 거치는 동안 보드 각 레이어의 불균일한 열팽창으로 인해 내부 응력이 쉽게 발생하여 뒤틀림이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, FR{10}}4 보드는 Z축 방향의 열팽창 계수가 상대적으로 큽니다. 고온 환경에서는 Z축 방향의 팽창이 X 및 Y축 방향의 팽창보다 더 큽니다. 이러한 이방성 팽창 특성은 뒤틀림의 위험을 증가시킵니다.
기판과 동박 접착: 회로를 운반하는 PCB 보드의 핵심 부품인 동박은 기판과의 접착으로 인해 휘어짐 정도에 영향을 미칠 수도 있습니다. 적층 공정에서 동박과 기판 사이의 결합력이 불균등할 경우, 후속 가공 및 사용 시 온도 변화와 기계적 응력으로 인해 동박과 기판 사이의 박리 또는 상대 변위가 발생하여 PCB 기판이 휘어질 수 있습니다.
디자인 요소
고르지 않은 회로 레이아웃: PCB 보드의 고르지 않은 회로 레이아웃은 보드에 고르지 않은 응력 분포를 초래할 수 있습니다. 특정 영역의 동박 분포가 너무 조밀하고 다른 영역은 상대적으로 희박한 경우 열처리 중에 동박 조밀한 영역이 더 많은 열을 흡수하고 더 크게 팽창하여 동박 희박 영역과 큰 내부 응력 차이를 형성하여 PCB 보드가 휘어지는 것을 촉진합니다. 예를 들어, 일부 고전력 전자 제품의 PCB 기판 설계에서 전력 소자가 집중된 영역은 동박 면적이 크고 두께가 두껍습니다. 레이아웃이 적절하지 않으면 해당 영역의 보드 변형이 쉽게 발생할 수 있습니다.
보드 두께와 크기의 불일치: PCB 보드의 두께와 크기 사이에는 일정한 비례 관계가 있습니다. 판재의 두께가 너무 얇거나 크기가 너무 크면 판재의 강성이 부족하여 가공 및 사용시 외력 및 열응력에 쉽게 영향을 받아 뒤틀림 현상이 발생하게 됩니다. 반대로 판재의 두께가 너무 크고 크기가 너무 작으면 과도한 설계로 인해 원가가 증가할 수 있으며, 응력집중으로 인해 가공시 뒤틀림이 발생할 수도 있다.
제조 공정 요소
프레싱 공정 문제: 프레싱은 PCB 보드 제조에서 중요한 공정입니다. 압착 온도, 압력, 시간을 적절하게 제어하지 않으면 보드 내부 층 간의 결합이 느슨해지거나 고르지 않게 되어 내부 응력과 뒤틀림이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 압축 온도가 너무 높거나 가열 속도가 너무 빠르면 시트가 과도하게 부드러워지고 압력에 따라 변형되기 쉽습니다. 압축 압력이 고르지 않으면 보드의 서로 다른 부분 간의 결합이 일관되지 않아 뒤틀림이 발생할 수 있습니다.
2, PCB 보드 변형 제어 방식
재료 선택 최적화
열팽창 계수 일치: PCB 보드를 선택할 때 열팽창 차이로 인해 발생하는 내부 응력을 줄이기 위해 모든 방향에서 열팽창 계수가 유사한 재료를 선택하십시오. 항공우주 전자 장비의 PCB 보드와 같이 극도로 높은 변형이 필요한 일부 응용 시나리오의 경우 세라믹 기판과 같이 열팽창 계수와 등방성이 낮은 재료를 고려할 수 있습니다. 일반 전자 제품의 경우 다양한 유형의 FR-4 보드의 열팽창 계수를 선별하고 비교하여 제품 설계 요구 사항에 더 적합한 보드를 선택할 수 있습니다.
동박과 기판의 품질 보장: 신뢰할 수 있는 동박과 기판을 선택하여 이들 사이의 결합이 양호하도록 합니다. 조달 과정에서 원자재의 품질 기준이 엄격하게 통제되며, 동박의 거칠기와 순도, 기판의 수지 함량, 유리 섬유의 분포와 같은 매개변수가 테스트됩니다. 예를 들어, 표면이 특별히 처리된 동박을 사용하면 기판에 대한 접착력이 향상되고 처리 중에 동박과 기판이 분리될 위험이 줄어듭니다.
설계 단계에서의 예방
합리적인 회로 레이아웃: PCB 보드 설계에서 회로 레이아웃은 구리 호일이 특정 영역에 집중되는 것을 방지하기 위해 최대한 균일해야 합니다. 고출력, 고발열 부품의 경우 합리적으로 분산 및 배열해야 하며, 방열을 위해 대면적 방열 동판을 사용해야 하며, 열 처리 중 기판에 가해지는 응력의 균형을 맞추기 위해 방열 동판의 균일한 분포를 보장해야 합니다. 예를 들어, 컴퓨터 마더보드를 설계할 때 CPU, GPU 등 고전력 칩의 전원선과 방열 동판을 마더보드에 고르게 배치하여 국부적인 동박 밀도로 인한 뒤틀림을 줄입니다.
보드 두께 대 크기 비율 최적화: PCB 보드의 실제 사용 요구 사항을 기반으로 보드 두께 대 크기의 최적 비율을 정확하게 계산하고 결정합니다. 전기적 성능 및 기계적 강도 요구 사항을 충족한다는 전제하에 적절한 판 두께를 선택하여 판의 강성을 향상시킵니다. 대형 PCB 기판의 경우 보강 리브를 추가하거나 다층 기판 구조를 채택하여 뒤틀림 방지 기능을 향상시킬 수 있습니다.{2}} 예를 들어, 산업용 제어 장비용 대형 PCB 보드 설계 시 보드의 가장자리와 주요 부분에 보강 리브를 설정하여 보드의 전반적인 강성을 효과적으로 향상시키고 휨을 줄입니다.
제조공정 개선
프레싱 공정의 정밀한 제어: 프레싱 공정에서는 첨단 프레싱 장비와 제어 시스템을 사용하여 프레싱 온도, 압력 및 시간을 정밀하게 제어합니다. 압축 공정 중에 보드가 균일하게 가열 및 압축되고 각 레이어가 완전히 접착되도록 합리적인 압축 공정 곡선을 개발합니다. 예를 들어, 분할 가열 및 정압 접착 공정을 사용하면 처음에는 낮은 온도에서 수지를 흐르게 하여 보드의 층 사이의 간격을 채운 다음 안정적인 압력을 유지하면서 점차적으로 온도를 경화 온도까지 높여 보드를 완전히 경화시키고 내부 응력의 발생을 줄입니다.