PCB基板変形の原因分析
PCB基板の変形は材料、構造、パターン分布、加工プロセスなどのようないくつかの観点から研究する必要がある。
ボード上の不均一な銅表面領域は、ボードの曲がりとボードのカールを悪化させます。
一般に、大面積の銅箔は接地用に設計されています。 Vcc層も大面積の銅箔で設計されることがあります。銅箔のこれらの広い領域が同じボード上に均等に配置されていないとき。点灯していると、吸熱ムラや放熱ムラが発生します。回路基板はもちろん拡大したり収縮したりします。膨張と収縮が同時に異なる応力と変形を引き起こすことができない場合は、ボードの温度に達する可能性があります。 Tg値の上限で、ボードは柔らかくなり始め、永久的な変形を引き起こします。
ボード上のさまざまな層の接合部（ビア）がボードの伸縮を制限します。
今日のボードのほとんどは多層ボードであり、層間にはリベットとの接合部（ビア）があります。接合箇所は通し穴、盲目穴および埋められた穴に分けられます。接合箇所があるところでは、板は限られています。上昇および収縮の影響により、プレートが間接的に曲がり、プレートが反ってしまいます。
PCB板の変形の理由：
（1）回路基板自体の重量により基板が変形します
一般に、リフロー炉は、リフロー炉内の回路基板の前進を推進するためにチェーンを使用する、すなわち、基板の両面が基板全体を支持するための支点として使用される。ボードにボード上に重い部分がある場合、またはボードのサイズが大きすぎる場合、それはそれ自体の量のために中央のくぼみの現象を示し、プレートを曲げる原因となります。
（2）Vカットと接続ストリップの深さは、パネルの変形に影響を与えます。
基本的に、Vカットはボードの構造を破壊することの原因です。 Vカットは元のシートの溝を切るので、Vカットは変形しやすいです。
2.1プレス材料、構造および図によるプレートの変形の分析
ＰＣＢ基板は、コア基板とプリプレグと外層銅箔とをプレスすることによって形成され、コア基板と銅箔はプレス時に熱変形し、その変形量は熱膨張係数（ＣＴＥ）に依存する。二つの材料
銅箔の熱膨張率（ＣＴＥ）は約１７×１０ -6である。
通常のＦＲ − ４基板は、Ｔｇ点において（５０−７０）×１０ −６のＺ方向ＣＴＥを有する。
ＴＧ点より上では（２５０〜３５０）×１０ −６であり、Ｘ方向ＣＴＥはガラスクロスの存在のために銅箔と同様である。
TGについての注意点
高Tgプリント基板温度がある範囲まで上昇すると、基板は「ガラス状態」から「ゴム状態」に変化します。このときの温度を基板のガラス転移温度（Tg）と呼びます。すなわち、Ｔｇは、基材が剛性を維持する最高温度（℃）である。すなわち、通常のＰＣＢ基板材料は、高温で軟化、変形、溶融などするだけでなく、機械的および電気的特性の急激な低下も示す。
一般に、Ｔｇプレートは１３０度以上であり、高いＴｇは一般に１７０度より大きく、そして中程度のＴｇは約１５０度より大きい。
通常170℃以上のTgを持つPCBプリント基板は、高Tgプリント基板と呼ばれます。
基板のＴｇが向上し、プリント基板の耐熱性、耐湿性、耐薬品性、安定性などの特性が向上している。 ＴＧ値が高いほど、特に鉛フリープロセスにおけるシートの耐熱性が良好であるほど、高Ｔｇ用途はより多くなる。
高いＴｇは高い耐熱性を意味する。エレクトロニクス産業、特にコンピュータに代表される電子製品の急速な発展に伴い、重要な保証として、高機能性および高多層の開発は、ＰＣＢ基板材料のより高い耐熱性を必要とする。 SMTやCMTに代表される高密度実装技術の出現と発展により、PCBは小口径、微細配線、薄型化の観点から基板の高い耐熱性からますます切り離せなくなります。
したがって、一般的なFR-4と高Tg FR-4の違いは、特に熱吸収、機械的強度、寸法安定性、接着性、吸水性、および材料の熱分解の下で、高温状態にあることです。熱膨張などのさまざまな条件に違いがあり、高Tg製品は明らかに通常のPCB基板材料より優れています。
内層パターンが形成されたコアプレートの膨張は、パターン分布およびコアシートの厚さの違いまたは材料特性のために異なる。パターン分布がコアシートの厚さまたは材料特性と異なるとき、パターン分布が比較的均一であるとき、材料の種類は均一であり、変形を生じる。 ＰＣＢ基板積層構造が非対称であるか、またはパターン分布が不均一であるとき、異なるコア基板のＣＴＥ差は大きくなり、そしてプレス工程中に変形が生じる。変形機構は次のような原理で説明できる。
Ａコア板のＣコアが１．５×１０ －５ ／℃であり、コア板の長さが１０００である、異なるＣＴＥ差を有する２種類のコア板がプリプレグによって一緒にプレスされると仮定する。 mm接着シートのプリプレグとしてのプレス成形工程では、２枚のコアシートを軟化させ、流動させてパターンを充填し、そして３段階で硬化させることによって互いに接着させる。
図１は、異なる加熱速度における通常のＦＲ − ４樹脂の動的接着底曲線を示す。通常の状況下では、材料は約９０℃から流れ始め、そして架橋硬化はＴＧより上の点で始まる。プリプレグは硬化前は自由状態にある。このとき、コアプレートと銅箔は加熱後は自由に膨張した状態にあり、それぞれのＣＴＥと温度変化値から変形量を求めることができる。
模擬圧入条件で、温度は30℃から180℃に上昇します。
このとき、２枚のコアプレートの変形量はそれぞれ
△LA =（180°C〜30°C）×1.5×10 -5 m /°CX 1000 mm = 2.25 mm
△LB =（180°C〜30°C）X2.5X10-5M /°CX1000mm = 3.75mm
このとき、半硬化状態は依然として自由状態であるため、２枚のコアプレートは長短であり、互いに干渉することはなく、まだ変形は生じていない。
プレスされたとき、それは半硬化が完全に硬化するまでしばらくの間高温に保たれるであろう。このとき樹脂は固化し、自由に流動することはできない。 ２枚のコアプレートを組み合わせる。層間樹脂が結合しないなど温度が下がると、コアプレートは元の長さに戻り変形しませんが、実際には2つのコアプレートは高温で硬化した樹脂によって結合され、収縮することはできません冷却プロセス中になります。実際には、Aコアプレートは3.75mm収縮するはずです。収縮率が2.25mmを超えると、Aコアプレートによって妨げられます。 ２つのコアプレート間のバランスを達成するために、Ｂコアプレートは３．７５ｍｍまで収縮することができず、Ａコアプレートは２．２５ｍｍを超えて収縮するので、プレート全体がＢコアに向けられる。図2に示すように、ボードの方向が変わります。
異なるCTEコアプレートの圧縮中の変形
上記の分析によると、PCBの積層構造と材料タイプは均一に分布しており、これは異なるコアプレートと銅箔の間のCTEの差に直接影響します。プレス工程中の収縮の差はプリプレグの固化を通過するであろう。プロセスは保持され、最終的にPCBボードの変形を形成します。
2.2 PCB処理中に生じる変形
PCBボードプロセスの変形の原因は非常に複雑で、2つのストレスに分けられます：熱応力と機械的応力。熱応力は主にプレス工程中に発生し、機械的応力は主に板の積み重ね、取り扱いおよび焼き付け中に発生する。以下はプロセス順に簡単に説明します。
CCL材料：CCLは両面、対称構造、パターンなし、銅箔、ガラスクロスCTEはほぼ同じですので、プレス工程中に異なるCTEによる変形はほとんどありません。しかしながら、ＣＣＬプレスのサイズは大きく、ホットプレートの異なる領域には温度差があり、それはプレス工程中に異なる領域において樹脂の硬化速度および程度にわずかな差を生じさせる可能性がある。異なる加熱速度での粘度も大きな差があるので、それも起こります。硬化過程の違いによる局所応力一般に、この応力は加圧後に平衡を維持しますが、将来の処理中に徐々に変形を解放します。
圧入：PCB圧入プロセスは、熱応力を発生させる主なプロセスです。異なる材料または構造による変形は前のセクションに示されています。クラッド銅クラッドと同様に、硬化プロセスの違いによる局所的な応力も発生します。より厚い厚さ、様々なパターン分布、およびより多くのプリプレグのために、熱応力はクラッド積層体よりも除去することがより困難である。 PCBに存在する応力は、穴あけ、輪郭加工、またはグリル加工などの後続の工程で解放され、パネルの変形を引き起こします。
はんだ付け、文字印刷およびその他の焼き付けプロセス：ソルダーレジストインクは硬化時に互いに積み重ねることができないため、PCBボードは棚に配置され、焼き付けシートによって硬化されます。はんだ付け温度は約150℃であり、中および低Tg材料のTg点のすぐ上です。オーブンの強い風。
熱風はんだレベリング：ホットプレートはんだの常温は225°C〜265°C、時間は3S-6Sです。熱風温度は280℃〜300℃です。はんだが平らになると、プレートは室温から錫炉に供給され、炉が排出されてから２分以内に室温で後処理水洗される。熱風はんだレベリングプロセス全体は、焼入れおよび焼入れプロセスである。回路基板の異なる材料および不均一な構造のために、熱応力および冷プロセス中に熱応力が必然的に発生し、微視的な歪みおよび全体的な変形をもたらす。
保管：半完成段階でのPCBの保管は通常棚に挿入されます。棚のゆるみ調整は適切ではありません、さもなければ保管の間の板の積み重ねはパネルの機械的変形を引き起こすでしょう。特に2.0mm以下の薄板の場合、影響はさらに深刻です。
上記の要因に加えて、PCBの変形に影響する多くの要因があります。