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인쇄 회로 기판의 변형을 평가하는 변형률 측정(LR8450)

요약

 

시작하며

  재료를 가공할 때에는 반드시 어떤 형태의 응력이 그 재료에 가해집니다. 제품 제조 과정에서 제품의 품질을 확보하기 위해서는 재료에 불필요한 응력을 가하지 않는 것이 중요합니다. 만약 응력을 가해야 하는 경우에도, 그 응력이 재료의 파괴로 이어지는 가공 방법은 적절하지 않습니다. 본문에서는 적절한 가공 방법을 모색하는 수단으로 '변형 센서'를 이용한 측정 방법에 대해 설명합니다.

 

응력에 관한 과제

  인쇄 회로 기판은 일반적으로 시트 형태의 재료로 구성됩니다. 특히 소형 인쇄 회로 기판의 경우 재료 효율을 높이기 위해 한 장의 시트에서 여러 개의 기판을 제작하여 기판당 비용을 절감하는 설계가 채택되는 경우가 많습니다. 이러한 여러 장의 기판을 포함하는 시트에서는 먼저 부품을 장착하고 납땜을 수행한 후(리플로우 공정), 후속 공정에서 시트를 분할하여 개별 기판을 완성합니다.

그러나 인쇄 회로 기판에 부품이 장착된 상태에서 분할할 때, 기판에는 크고 작은 다양한 응력이 가해집니다. 이 분할 공정에서의 가공 방법에 따라 기판에 장착된 부품에도 스트레스가 가해져 제품 불량의 원인이 될 수 있습니다. 이 과제를 해결하기 위해서는 분할 시 발생하는 응력을 정확히 측정하고 스트레스가 적은 가공 방법을 검토할 필요가 있습니다. 따라서 변형 센서를 이용한 측정을 수행합니다.

  

HIOKI의 응력 측정을 위한 솔루션

「변형 게이지 박막 센서」를 사용하여 인쇄 회로 기판의 분할 공정에서의 응력을 측정합니다. 이 측정에서는 커팅기를 사용하여 기판을 분할할 때의 변형의 크기를 조사합니다.

커팅기는 작업자가 수동으로 회전하는 커터에 인쇄 회로 기판을 공급하는 방식입니다. 기판에는 다음과 같이 변형 게이지 박막을 부착하여 측정을 수행합니다. 또한, 이번 대상인 1시트의 기판에는 분할면에 2장의 기판이 포함되어 있으므로, 변형 센서는 각 기판에 2곳씩 부착하고 있습니다.  

  그림 1　2축 변형률 게이지 박막                                                         그림 2 사용한 커팅기

 

HIOKI 측정 솔루션의 주요 장점  

  이번 측정을 통해 인쇄 회로 기판의 이송 속도를 변화시킴으로써 기판에 가해지는 응력에 의해 발생하는 변형 수준에 차이가 발생한다는 결과를 얻었습니다. 이 결과는 송신 속도가 기판의 분할 가공 시 응력의 크기를 좌우하는 중요한 요소임을 보여줍니다.


송신 속도 A: 201 mm/s (그림 3)

 

값은 p-p 값

• CH1 Y-1: 719 µε

• CH2 X-1: 1,162 µε

• CH3 Y-2: 902 µε

 

• CH4 X-2: 2,168 µε

결과: 변형이 작다


app_img_AP16_EN_03

그림 3. 로거 유틸리티에서의 분석 결과・이송 속도 A: 201 mm/s

 

이송 속도 B: 332 mm/s (그림 4)

• CH1 Y-1: 5,142 µε

• CH2 X-1: 4,170 µε

• CH3 Y-2: 3,566 µε

• CH4 X-2: 2,219 µε

 

결과: 변형이 크다

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그림 4. 로거 유틸리티에서의 분석 결과・이송 속도 B: 332 mm/s

 

이러한 분석 결과를 통해 인쇄 회로 기판에 가해지는 응력 상태를 정확히 파악할 수 있습니다. 그 결과, 기판에 가해지는 부하를 최소화한 적절한 가공 방법을 찾아낼 수 있습니다.

변형 게이지를 센서에 연결

변형게이지 센서는 직접 A 단자와 C 단자에 연결합니다. (1게이지법, 2-wire) 모듈의 DIP 스위치 전환에 따라 내부에서 브리지 회로가 구성됩니다.

app_img_AP16_EN_05

변형 센서의 설치 및 절단 이미지

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계측에 사용한 측정기

• 메모리 하이 로거 LR8450

• 변형 유닛 U8554

• 변형 게이지 센서 2중 적층 배치 타입 (공화전업사 제조)


정리

이번에는 HIOKI 메모리 하이로거 LR8450과 변형률 게이지 센서를 결합한 물리적 응력 측정 방법을 소개했습니다. 이 데이터 로거로 기록한 측정 데이터는 SD 카드 등의 미디어에 저장할 수 있습니다. 또한 당사 웹사이트에서 무료로 다운로드 가능한 소프트웨어 Logger Utility를 사용하면 더욱 상세한 분석에 활용할 수 있습니다.


이번 측정에서는 Logger Utility의 연산 기능을 활용하여 피크값(p-p값), 최대값, 최소값 등을 자동으로 산출했습니다. 측정 대상은 인쇄 회로 기판이었지만, 이 방법은 다른 재료의 가공에도 응용할 수 있습니다.


자세한 제품 정보는 웹사이트를 참조해 주십시오.

 

특정 제품에 관한 데모나 상담은 문의 양식을 통해 당사로 연락해 주십시오.