PCB の反り問題を解決する効果的な対策

今日、電子製品は小型化と高精度が要求されるため、コンポーネントの小型化は不可欠な開発トレンドになっています。小型化されたコンポーネントを大面積の PCB に実装する準備が整うと、基板の平滑性にさらに高い要件を課す必要があります。当然のことながら、PCB 製造業者にとって、PCB の反りの範囲を減らす方法を検討することは不可欠なトピックになっています。

IPC-600 で確認された製造規則によると、SMT アセンブリを通過する準備が整った PCB の反りは、最大で 0.75% である必要があります。しかし、大面積の回路基板に小さな部品を組み立てる場合、その規制は機能しません。一般的に言えば、大面積の PCB 基板に小型化されたコンポーネント アセンブリの要求を満たすには、PCB の反りを 0.5% 以下に抑える必要があります。

反り解析

この記事のこの部分では、サイズが 248mm±0.25x162.2±0.20 のサンプル 8 層 PCB を使用して、最初に反りの問題を分析します。このボードの反りは 0.5% である必要がありますが、生産の最初のバッチの後の実際の反りは 2.5% から 3.2% の範囲になります。

8 層 PCB の層構造は、以下のように示されています。

各層の銅残留率は、次の図のように示されます。

上記の分析に基づいて、このサンプル ボードの突き出た特性は、各層の不均一な銅分布です。さらに、銅は比較的厚い。その結果、基板の反りが生じます。

PCB の反りを解消するソリューション

• スキーム#1

基板のレイヤー間の銅残留物のバランスをとる主な方法は、ブランクに銅を注ぐことです。

基板の変形応力を低減するために、回転パネル化法でパネルサイズを縮小するのは良い考えです。このサンプル PCB に関しては、パネル サイズを 610mmx520mm から 610mmx356mm に変更する必要があります。前者のパネル配列は 3x2 ですが、後者は 2x2 です。

以上の改善策により、残銅率を図3に示します。このような修正の後、反りは 2.0% から 2.9% の範囲に修正され、明らかな改善が見られますが、0.5% の要件からは少し離れています。

•スキーム#2

スキーム＃1に基づいて、ボードの剛性が追加されます。このような変更の後、PCB ボードの層構造は次の図で示すことができます。

このスキームの実装により、PCB の反りは 2.0% から 2.9% の範囲になります。明らかに、このスキームは反りの問題の解決には役立たず、反りとボードの剛性との間にほとんど相関関係がないことを示しています。スキーム 1 の最適化を続ける必要があります。つまり、銅残留物バランスに関するより多くの方法を探す必要があります。

•スキーム#3

スキーム 1 に基づいて、レイヤ 2 とレイヤ 6 を相互に交換する必要があります。スキーム 3 を適用した後の PCB の各層の銅残留物比率は、以下の図 5 に示されています。

スキーム 3 に従って、PCB の反りは 0.5% 以内にとどまり、2 回のリフローはんだ後でも 0.5% のままであり、需要に対応しています。さらに、300個の試作により、このスキームの信頼性が検証されます。その結果、Scheme#3 がすべてのスキームの中で最高のパフォーマンスを発揮します。

上記の実験によると、すべての誘電体層の分布は均一であるため、PCB の反りが発生するのは銅の不均一な分布です。 PCB 基板の各層の銅残留物のバランスを取ることで、基板の反りは 2.5% から 3.2% の範囲から 0.5% 以内の範囲に減少します。これは、PCB 反りの問題のコア ソリューションが、誘電体層と銅の間の銅残留物のバランスにあることを示しています。レイヤー。したがって、アセンブリ プロセス中の反りに関する限り、製品の品質が保証された状態でボードの反りを減らすことができるように、コンポーネントのレイアウト、熱分布、およびアセンブリの分布によって均等化を達成する必要があります。

役立つリソース
• PCB の層数と層分布を決定する要因
• 多層 PCB 製造
• 知っておくべき重要な PCB 設計ルール
• SMT に影響する PCB 設計要素製造