인쇄 회로 기판(PCB)은 거의 모든 전자 응용 분야의 중추를 담당하고 있습니다. 보다 작은 설치 공간과 유지 관리 가능성 향상이 기능 개선으로 이어지는 맞춤형 PCB 프로젝트에서 성능 및 안정성 개선이 가장 중요합니다. 그러나 다양한 조건에서 긴 수명과 일관적인 성능을 보장하기 위해서는 상세한 분석이 필요합니다.

열 분석은 PCB 개발에서 중요한 도구로, 이를 통해 다양한 온도에서의 재료 거동을 이해하고 재료의 안정성을 확보할 수 있습니다. 특히 PCB 맥락에서 열 분석은 부식 및 회로 기판 성능 저하를 유발할 수 있는 습기의 유입을 방지하는 데 중요한 재료인 코팅 및 접착제의 경화 특성을 평가하는 데 아주 중요하다는 사실이 입증되었습니다.

또한 열 분석은 다양한 코팅의 성능을 비교하고 PCB 소재의 경화도를 평가하여 제조 효율을 높일 수 있는 정량적 접근법을 제공합니다. 다양한 온도 범위에 걸친 박리 및 접착 성능의 비교가 용이해 열 및 응력으로 인한 제품 고장의 위험을 완화할 수도 있습니다. 마지막으로, 열 분석은 PCB 폐기물로 제작한 복합재료 연구 등을 통해 수명을 다한 제품의 재활용을 지원합니다.¹

본 문서에서는 제품 성능 및 안정성을 개선시킬 수 있는 핵심 역할에 초점을 맞춰 PCB 평가 목적으로 특별히 맞춤화된 5가지 주요 열 분석 기술을 살펴보고자 합니다.

박리 또는 경화 정도를 평가하는 초기 제품 개발 작업과 관련해서든, 아니면 최종 제품 안정성을 평가하는 후기 제품 개발 단계를 전문으로 하든, 이 5가지 열 분석 기술과 장비를 사용하면 워크플로를 단순화할 수 있습니다. PCB 열 분석을 위한 5가지 주요 기술에 관한 설명은 아래에 나와 있습니다.

열기계 분석(TMA)

열기계 분석(TMA)은 유리 전이 온도 주변에서 발생하는 재료 거동을 관찰하는 데 이상적입니다. PCB 수지의 유리 전이 변화를 추적하고 이러한 변화를 표면 마감 및 열 충격과 연관시키는 연구에서 TA의 TMA가 활용되어 왔습니다.²

한 특정 연구에서는 TA Instruments TMA를 사용하여 비전도성 접착 수지의 화학적 변형이 필러의 분산과 관련한 열적 특성에 미치는 영향을 분석했습니다.3 이 프로세스에는 재료의 열팽창 특성을 분석한 후 해당 데이터를 사용하여 열팽창 계수를 계산하고 유리 전이의 변화를 추적하는 과정이 포함되었습니다. 이 평가는 특정 온도 범위에 대한 관심 물질의 적합성을 파악하고 과도한 팽창으로 인해 PCB에 원하지 않는 응력을 일으킬 가능성이 있는지 여부를 결정하는 것에 도움이 되었습니다.

열중량 분석(TGA)

열중량 분석(TGA)측정은 시간 및 온도 변화에 따른 샘플 질량 변화를 측정합니다. TGA의 중요한 활용처 중 하나는 재료의 열 안정성을 평가하는 것입니다. 한 연구에서, 연구진은 TA TGA를 사용하여 블랙 폴리이미드 필름의 열 안정성을 검사했습니다. 폴리이미드 필름은 탁월한 환경 안정성으로 유명하며 유연 인쇄 회로 기판에 사용됩니다. 해당 연구팀의 목표는 블랙 폴리이미드 필름의 생산 공정이 표준 폴리이미드 필름에서 관찰되는 일반적인 열 안정성에 부정적인 영향을 미치지 않는다는 사실을 확인하는 것이었습니다.⁴ 해당 연구는 PCB 개발의 중요한 요소인 재료의 열적 특성을 규명하는 데 TGA가 유용할 수 있음을 보여줍니다.

시차 주사 열량 측정법(DSC)

시차 주사 열량 측정법(DSC)은 경화 과정에 가열이 포함되거나 빛에 노출되는지 여부와는 무관하게 경화 거동을 측정할 수 있는 이상적인 기술입니다. DSC는 샘플의 온도를 높이는 데 필요한 열을 측정하고 잠열 전이, 물질 전이 온도 및 열용량과 같은 특성을 규명하는 데 효과적인 방법입니다.

동적 기계 분석(DMA)

동적 기계 분석(DMA)은 재료 반응이 변화하는 방식을 적용한 힘과 온도의 함수로 분석합니다. 한 가지 활용법을 들자면 로딩 및 PCB 준비에 따라 재료가 변화하는 방식을 관찰하는 것이 있습니다. 이 분석은 또한 온도 상승과 결합하여 납땜과 같은 공정에 PCB가 반응하는 방식을 보다 자세히 파악하는 데 사용할 수 있습니다.⁵

플래시 확산

플래시 확산은 열 확산도와 열전도도를 측정하는 데 자주 사용되는 방법으로, 실험의 편의성이 높은 것으로 알려져 있습니다. 이 기술에서는 일반적으로 레이저나 제논 광원에서 생성되는 강렬한 빛의 섬광을 사용하여 펄스 열을 전달합니다. 이어서, 재료를 통한 열 에너지의 확산을 일반적으로 적외선 센서인 감지기를 사용하여 정량화합니다. 이 데이터를 통해 물질의 열전도도를 계산할 수 있습니다.

플래시 확산을 이용하면 열 전달과 PCB의 특성을 정밀하게 측정할 수 있습니다. 한 연구진이 고전력 전자 기기의 열 관리를 개선하기 위한 상전이 물질로 사용되는 니켈-티타늄 합금의 열적 특성을 연구하는 데 이를 사용했습니다.⁶

열 분석 방법은 프로토타입 단계에서 최종 제품에 이르기까지 PCB 개발의 모든 단계를 지원할 수 있습니다. 상기 언급된 모든 연구에서는 업계 최고의 TA Instruments 열 분석 장비를 활용했습니다.

업계 전문가들은 뛰어난 안정성, 측정 정확성, 사용자 친화적이고 효율적인 작동으로 인해 TA Instruments 장비를 신뢰하고 있습니다. TA Instruments의 전자공학 전문가에게 문의하셔서 다양한 최첨단 전자 열 분석 솔루션이 제품 개발을 가속화하는 방법과 고객에게 더 나은 품질의 제품을 제공하는 데 도움이 되는 방법에 관하여 자세히 알아보십시오.