第七章PCB热相关失效机理及试验方法邱宝军020-87237921，qiubaojun@ceprei.comPCB工艺复杂，涉及的材料众多。1在焊接过程中PCB发生分层，孔铜断裂是常见的失效模式热分层的原因分析焊接过程中由于高温导致基材等材料的变形或者分解，以及PCB吸收的水分等气体的作用产生了内部应力是导致PCB分层的原因影响热分层的因素1PCB工艺不良（层压、铜箔粗化）2PCB吸水性大导致PCB过度受潮3PCB基板的热性能参数不合格4焊接工艺条件设置不良2水蒸汽压力和温度之间的关系典型无铅焊接工艺曲线分析目前回流焊接的特点：1）无铅焊料需要50-70秒的再流时间来保证充分铺展。2）无铅焊接的最高温度可能达到255度。3）可能需要更快主要问题为热损伤的冷却速度（器件、PCB）在回流焊接条件下，PCB板内的水蒸气压力远高于传统的锡铅焊接---目前PCB问题的根源之一3PCB固化工艺PCB常用固化剂主要固化剂有Dicyandiamide(Dicy)及PhenolicNovolac(PN)与Bisphenol-ANovolac(BN)等三种，前者架桥能力极强，故只要加入5%即可达到良好的聚合。但因其具有极性(polarity)故容易吸水与引起CAF且耐热性不佳。后两者PN与BN脆性较大架桥能力较差，常需加到20-25%bywt才能使Epoxy达到良好的聚合，且单价较贵故整体成本上升，不过因极性小致使抗CAF与耐热性也较佳。45PCB热性能参数分析•Threeimportantfactorsdeterminealaminate’ssuitabilityforPb-freeprocessing:–GlassTransitionTemperature:Tg–DecompositionTemperature:Td–CoefficientofThermalExpansioninthez-axis.CTE6PCB热性能参数分析-TgPCB热性能参数分析-TdTG/%10095.00%306.6℃95908580[1]kh.dt375TG706550100150200250300温度/℃氮气氛围下，10℃/min的升温速率，室温至足够高的温度，当失重为5％时对应的温度，即PCB的使用上限。7PCB热性能参数分析-CTEPCB基材热性能参数要求8PCB基材热性能参数要求说明有铅焊接时代认为Tg较高的板材，其耐热性、耐化性，机械强度均较好，目前170℃以上称为高Tg(但却较硬较脆、附着力也较差)，150-170℃者为中Tg。150℃以下者称为低Tg。然而LF强热环境中，即使高Tg者也早已经进入α2的橡胶态为时甚久(约100秒以上)，使其Z-CTE大增至300ppm/℃以上，这才是爆板的主因。Td说明高温强热中，聚合物将裂解为小分子甚至气体逸走，且挥发份也将飞散因而重量会减轻。采TGA检测时凡当其失重达5%者，即称其为Td(310-340℃)。但真正起爆点却是在失重0.75%即已发动了。PCB基材热性能参数要求说明Z-CTE又再分为①α1玻璃态者平均約55-60ppm/℃②α2橡胶态者上限为300ppm/℃③50-260℃间总体CTE之上限为3.0-4.0%。板材Z-CTE(尤其是α2)太大才是爆板的主因，降低Z-CTE最有效的方法就是添加无机Filler，减少树脂凹缩就是明证三种TMA式耐热裂时间又以T288较常用，平均以5分钟为起限，此T288等与无铅焊接的峰温高低有关，就总体耐热性而言，Td为主而T288为客，亦即客随主变。9降低CTE值能够降低PCB分层的可能性降低PCB基板CTE的方法添加无机填充剂10孔铜断裂原因1PCB分层导致孔铜断裂2PCB基材CTE和孔铜不匹配产生大的应力导致断裂3铜延展性差导致的断裂业界对PCB耐热性能考核的要求11业界对PCB耐热性能考核的要求PCB热损伤相关试验方法热应力试验互连应力试验吸水性试验12热应力试验依据IPC-TM-6502.6.8标准，对PCB空板进行热应力分析，试验的具体条件如下：1）预处理：在125℃烘箱中烘烤6小时；2）焊锡：Sn63Pb37；3）温度：288℃；4）浮焊时间：10s；5）次数：1次；6）助焊剂：松香助焊剂。互连应力测试1314分层爆板案例分析1在焊