배경:

열팽창으로 인한 사이즈 오배는 전자선로판의 주요 손상 원인 중의 하나이다.이러한 상황을 피하기 위해 일반적으로 고열전도 재료로 열을 방출하고 저팽창 재료를 사용하여 저팽창률의 실리콘 조각 및 세라믹 절연체와 함께 사용합니다.열 기계 분석(TMA)은 오랫동안 회로 기판, 전자 부품 및 기타 다양한 구성 재료의 열 팽창 계수(CTE)를 측정하는 데 사용되었습니다.유리화 전환 온도, 열팽창 계수 변화의 온도 변곡점, 샘플 연화 및 응력 방출 효과의 발생에 대해 모두 성숙하고 신뢰할 수 있는 표준 테스트 방법이 있다.층상복합제품의 경우 TMA의 상응한 시험방법은 온도상승과정에서 재료가 층상구조파괴를 규정하는데 소요되는 시간을 평가할수 있다.TMA 4000은 이러한 테스트 프로세스를 크게 단순화하도록 설계되었으며 낮은 팽창률을 측정하는 작은 장치의 팽창에 매우 적합합니다.이 문서에서는 이러한 표준 방법론에 대한 몇 가지 테스트 사례를 제공합니다.

TMA 4000 실험 섹션:

데이터 테스트는 다음과 같은 표준 TMA 테스트 절차를 사용합니다.

· 질소 청소;

· 5 또는 10 ℃/분의 가열 속도;

· 순환 냉각수를 통해 용광로의 냉각조 온도를 15 ℃ 로 제어한다.

테스트 결과:

0.33mm 두께의 PC 보드의 Z축 열팽창 계수:

열팽창계수 CTE의 테스트 신호는 분석된 샘플의 높이와 정비례하기 때문에 0.33mm 높이의 샘플만 팽창하는 것을 측정하는 것은 TMA의 민감도에 매우 높은 요구가 있다.실험에서는 IPC-TM-650 2.4.24c-"유리화 변환 온도와 Z축의 열팽창을 TMA로 측정"을 표준 1로 사용했다.이 표준 방법은 다층 복합 선로판 샘플의 높이가 적어도 0.5mm에 달해야 한다.다층 PCB 선로판의 한 귀퉁이에서 작은 조각을 시험 샘플로 절단 (그림 1) 하고 X, Y 및 Z축 방향에서 마이크로미터로 측정합니다.Z축 방향은 두 겹이 겹쳐서 샘플의 높이가 0.66mm에 달한다.샘플은 작은 사파이어 받침대에 놓여 플랫 프로브를 사용하여 샘플에 미세한 힘을 가하면 프로브로 인한 샘플 변형으로 인한 오차를 없앨 수 있을 뿐만 아니라 샘플을 미리 처리하는 절차도 없앨 수 있다 (그림 1 참조, 베이스라인을 공제하여 베이스의 영향을 제거한다).

그림 1. 샘플 기하학적 형태

일반적으로 한 번만 온도를 올리고 변위 곡선을 통해 유리화 전환 온도를 얻습니다.만약 특수한 요구가 있으면 견본에 대해 2차온도를 올리고 2차온도의 곡선에서 유리화전환 량측의 열팽창계수를 얻어야 한다.일반적으로 유리화 변환 온도는 계수 감소 및 열 팽창 계수 CTE 증가와 관련된 분자 운동의 시작점입니다.TMA에서 얻은 유리화 변환 온도 Tg는 이 영역보다 높고 이 영역보다 낮은 팽창 데이터의 외추 직선 교차점이다.그림 2와 같습니다.

그림 2. PC 칩 Z축 방향 분석

폭발 시간:

이 샘플의 Z축 크기에 대한 테스트는 IPC-TM-650 제 2.4.24.1 조 규정, 즉 계층화 시간 테스트 방법 1 실험에 따라 수행되었습니다.이 실험에서 그림 1과 같은 샘플을 265 ℃ 로 가열한 다음 샘플 구조가 파괴될 때까지 등온을 진행합니다 (속칭"폭판"). 데이터는 그림 3과 같습니다.

그림3. 층 구조 파괴("폭판") 시간 테스트

0.33mm 두께의 PC 보드에 대한 XY 축 방향의 열 팽창 계수:

XY 평면에서의 PC 칩의 팽창 테스트는 또한 IPC 실험 방법을 사용합니다: ASTM 방법 D696을 기반으로 작은 크기의 샘플 1에 적용되는 2.4.41 전자 절연 재료의 선형 열 팽창 계수.마찬가지로 시료는 분석하기전에 아무런 화학세척이나 침식처리도 거치지 않았다.팽창 모드에서 테스트하면 베이스라인 공제가 필요하지 않습니다.그림 4는 XY 평면의 열팽창 계수 CTE 및 유리화 변환 Tg의 분석 결과를 보여줍니다.뚜렷하지 않은 유리화 전환 구역은 유리섬유 충전재 (마찬가지로 코팅도 있음) 가 선로판의 팽창을 억제하는 데 탁월한 효과가 있음을 나타낸다.

그림 4. PC 칩 XY 축 방향 팽창

폴리아미드 유연 회로 기판:

폴리이미드(PI)는 고온에 강한 플라스틱으로 회로기판 사이의 유연한 연결에 사용할 수 있다.전도 통로는 그 위에 인쇄할 수 있어 성능 저하가 쉽게 발생하지 않으며, 유리화 전환 온도가 높기 때문에 재료가 매우 넓은 온도 구간 내에서 사이즈가 안정적이라는 것을 의미한다.이 실험에 사용된 표준 방법은 IPC-TM-650 2.4.24.5 고밀도 내장(HDI) 및 미세 블라인드 소재를 위한 유리화 변환 온도 및 열팽창-TMA 방법 1이다.

30마이크로미터 두께의 폴리아미드 막 샘플의 가는 막대를 칼날로 세로와 횡단면을 따라 재단한다.특수 샘플 클램프를 사용하여 샘플이 플랫하게 구김이 없도록 하여 스트레칭 모드로 각 샘플을 분석합니다 (샘플 기하학적 형태는 그림 5와 유사).

그림5. 박막 샘플을 스트레칭 모드로 설치

샘플은 반복적인 가열을 통해 열 상태의 안정을 보장하며, 분석 결과는 그림 6을 참조하며, 테스트 CTE는 이전에 이미 기준선을 제거하여 샘플링 클램프의 팽창 영향을 제거했다 (기선은 용광로 재질과 팽창 계수가 같은 석영 샘플 테스트 결과에서 나왔다).

그림6. 폴리아미드 박막의 수직적인 열팽창 계수와 유리화 전환

그림 7은 폴리이미드가 동일한 실험 조건으로 테스트한 데이터를 보여 주지만, 이번에 분석한 샘플은 세로와 수직 방향에서 재단된 것이다.

그림7. 폴리아미드 박막 횡단면 방향의 열팽창 계수

TMA 4000 및 이에 대응하는 표준 방법을 사용하여 전자 산업의 어려운 샘플을 분석한 결과 TMA 4000이 쉽고 정확하게 측정 될 수 있음을 보여줍니다.TMA 4000은 검증된 감도, 신뢰성 및 낮은 유지 관리 비용을 제공하는 기술을 사용합니다.

참조 문서:

1."IPC-TM-650 시험방법 매뉴얼", 전자선로 내접 및 포장연구소, 샌더스로 2215호, 노스브룩, 일리노이 60062-6135.