プリント回路基板（PCB）は、 エレクトロニクス製造しかし、PCBは剥離と呼ばれる欠陥によって故障することがあります。PCBの剥離は、PCBの層が剥がれることで発生し、電子機器の誤動作や故障につながります。この問題への対処には、多大なコストと時間がかかります。この包括的なガイドでは、PCBの剥離の原因を詳しく調べ、効果的な予防策を模索し、PCBの剥離修復のベストプラクティスについて説明します。
PCB 剥離とは何ですか?
層間剥離とは、ガラス繊維と樹脂の積層層間の層間剥離のことである。 多層PCB軽微な剥離から、広範囲にわたる完全な剥離まで、その範囲は様々です。この剥離は、電気的な接続とプリント基板の機能を阻害します。クラックは層間の薄い銅配線を破壊し、回路を遮断します。さらに剥離が進むと、絶縁された層間で短絡が発生することもあります。
層間剥離は、層間接合のない単層または二層基板ではなく、主に複雑な多層基板に発生します。放置すると、層間剥離の損傷は急速に拡大し、動作寿命を縮め、最終的には基板の故障につながる可能性があります。
PCB剥離の原因
剥離は、製造上の欠陥や現場での動作ストレスなど、様々な原因から発生する可能性があります。根本原因を理解することが、将来の発生を防ぐ鍵となります。PCBの剥離に寄与する一般的な要因には、以下のものがあります。
- 熱応力
加熱と冷却を繰り返すと、PCB層間の熱膨張と収縮に差が生じます。この不一致により、時間の経過とともに機械的応力が発生します。パワーサイクリング中の緩やかな温度変化や、局所的な急激な加熱は、層間剥離を引き起こす可能性があります。
- 機械的ストレス
PCBの物理的なたわみ、衝撃、振動も層間に応力をもたらします。マウント、ファスナー、シャーシの統合といったPCB上の制約により、特定の領域に応力が集中する可能性があります。
- 積層工程の欠陥
不十分な接着、樹脂の流れの不均一、層間の汚染や空隙は、層間剥離を起こしやすい弱点となる可能性があります。これは、ラミネーションプレスのパラメータを厳密に制御することの重要性を示しています。
- 過度の湿気
PCBの剥離の最も一般的な原因の一つは湿気です。基板内に閉じ込められた少量の水分でさえ、高温にさらされると蒸気となって膨張し、ひび割れにつながる可能性があります。多くの場合、基板の層間の接着不良や接着剤の不足が水分の浸入を引き起こします。
- 過度の曲げ半径
薄い、 フレキシブルPCB きつい曲げが繰り返されると、層間応力が集中します。適切な曲げ半径規格を適用することで、この応力を軽減できます。一般的な層間剥離の原因を理解したところで、PCBメーカーと製品設計者がこれらの問題を回避する方法について考えてみましょう。
防ぐ 剥離？
一般的な根本原因を理解することで、PCB の設計と製造における剥離のリスクを最小限に抑えるための手順を実行できます。
- 材料の選択
最終製品の動作温度範囲全体にわたって最大の接着強度（耐熱衝撃性を含む）を備えた接着フィルムを研究する。層間の樹脂材料の熱膨張係数が銅配線の熱膨張係数と一致するようにし、膨張の不一致による歪みを低減する。サプライヤーには、樹脂の品質に関するロット試験データと証明書の提供を求める。 Tg、 弾性率、伸びパラメータ。
- 湿度制御
原材料は、使用前に乾燥剤を入れた保管室に保管し、湿気を積極的に吸収させる必要があります。基板は、はんだ付け前にプリベークすることで残留水分を排出できます。組立工程自体も、最適な低湿度を維持するために除湿機などの環境制御が必要です。材料が周囲の湿度にさらされる時間を最小限に抑えることも重要です。
- 過熱を避ける
はんだ付け工程で過熱すると熱応力が生じ、剥離を引き起こす可能性があります。適切なはんだ付け技術を使用してください。 リフローはんだ付け、コンポーネントと PCB の両方の温度プロファイルが推奨範囲内であることを確認します。
- プロセス制御
ラミネーションの加熱／冷却速度、温度保持時間、接合圧力プロファイル、樹脂流動パラメータを厳密に制御します。プレス後の微細断面分析と接合強度破壊試験により、ラミネートの品質を検証します。
- 保護コーティング
指定 コンフォーマルコーティング 高い耐薬品性、耐湿性、耐熱性を備え、PCBを保護します。露出面全体を完全にコーティングし、環境からの侵入を完全に遮断します。
- 曲げ半径規格
曲げ試験データに基づき、PCBの取り扱いと設置における過度のストレスを回避するために、最小曲げ半径を定義し、義務付けます。組立作業指示書と品質検査基準に半径制限を組み込みます。
ベストプラクティス PCB剥離修復
剥離が検出された場合、特殊な修復プロセスにより、層を剥離、補強、再積層することでPCBの完全性を回復できます。専門的な修復手順の概要は以下のとおりです。
- ボード全体にアクセスするには、コンフォーマルコーティングがある場合は除去します。
- X線画像を用いて剥離箇所をすべて特定します。剥離した部分のみを修理対象とします。
- 穏やかな熱とスライス技術を使用して積層層を慎重に分離し、損傷したインターフェースにアクセスします。
- 接着面を清掃し、準備します。高い剥離強度を持つ接着中間膜で補強します。
- 熱圧縮接合を使用して、最適な温度と圧力で層を再積層します。
- X 線で修理箇所を検査し、機械的および電気的な完全性が回復したことを確認します。
- 必要に応じて、ボード全体に新しいコンフォーマルコーティングを塗布します。
最終的な考え
堅牢なPCB設計と製造によって層間剥離を防ぐことは、製品の信頼性にとって不可欠です。しかし、予期せぬ要因によって、時間の経過とともに層間剥離が発生する可能性があります。
シミュレーション、テスト、材料選定、プロセス管理、保護コーティングなどの戦略を組み込むことで、リスクは大幅に軽減されます。剥離が発生した場合でも、専門的な修理によってPCBの機能を回復できる場合が多くあります。
このガイドで紹介されている知識があれば、PCBの剥離問題を自信を持って把握し、対処できるようになります。予防のベストプラクティスと修復技術を活用することで、電子機器の信頼性と寿命を最大限に高めることができます。
