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通孔PCB板基材的影響

2020-05-19 12:01:49 243

電路板多層板之回焊與多層板TCT試驗,兩者對于通孔可靠度都會(huì )呈現劣化的效應, 其主要原因當然是板材Z軸CTE遠超過(guò)銅壁CTE之所致,是故降低板材橡膠態(tài)2Z軸之CTE,已成為刻不容緩的首要任務(wù)。但單純提高塡充劑Silica的比率(例如占樹(shù)脂重量比的20%〉,也必定還會(huì )出現其他不良的后遺癥,是故全面推廣Filler之量產(chǎn)板材,還有待進(jìn)一步觀(guān)察。

表1、四種基材板之性能參數

四種基材板之性能參數

 

 

一、討論

●下圖1三種PN硬化的板材,先經(jīng)有鉛與無(wú)鉛各兩次回焊折磨后再進(jìn)行TCT試驗,以觀(guān)察板材與通孔可靠度兩者間的關(guān)系。其中以有塡充劑的MNF2板材之最終成績(jì)最好,但MNF2在兩種強熱中所呈現Tg以上的CTE/Z卻不是最低者。而MNF1雖為三種板材中通孔可靠度表現最差的板材,但其α2的卻也不是最大者??磥?lái)似乎板材α2-CTE與通孔可靠度兩者間似乎并無(wú)直接的關(guān)系。其中是否又因鍍銅層延伸率的參與則不得而知。 

 

●下圖2仍為三種PN硬化的電路板,但卻先經(jīng)有鉛與無(wú)鉛全數〈6次)回焊的折磨,然后再進(jìn)行通孔可靠度的TC試驗。但仍以題MNF2電路板在通孔可靠度方面的成績(jì)最好,其次才輪到高Tg與總體性CTE/Z最低的HN板。而成績(jì)最差的仍然是MNF1電路板,其總體表現與前者相同。

 

●下圖3除了上述三種型板材外,也加入了Dicy硬化的FR-4進(jìn)行對比,結果當然最差者就是標淮型FR-4的板材。不過(guò)目前多家CCL業(yè)者正在開(kāi)發(fā)一種中度Tg ,PN硬化,與重量比10%以上Silica塡充劑(可明顯降低α2-CTE)的FR-4板材,希望能適應各種無(wú)鉛回焊而不再爆板。

 

三種電路板失效之循環(huán)次數與失效比率

圖1、此為三種板材所做之通孔PCB板,先經(jīng)各兩次有鉛與無(wú)鉛回焊之預先考驗,

再進(jìn)行通孔可靠度之TCT試驗,所得三種電路板失效之循環(huán)次數與失效比率之對照情形。

 

三種板材的通孔PCB板

圖2、此為三種板材的通孔PCB板,先經(jīng)有鉛與無(wú)鉛各一次回焊之考驗,

再進(jìn)行通孔可靠度之TCT試驗,所得三種電路板失效循環(huán)次數與失效比率之對照情形。

 

四種板材所製做的通孔PCB板

圖3、此為四種板材所製做的通孔PCB板,先經(jīng)有鉛與無(wú)鉛回焊之折磨各5次,

然后再進(jìn)行TCT通孔可靠度試驗,圖中為四種電路板各自失效之循環(huán)次數與失效比率之對照情形。

 

厚雙面菊鏈佈局的電路板

圖4、左圖為"菊鏈"的外觀(guān),右圖為厚雙面菊鏈佈局的電路板,

經(jīng)由X光透視所見(jiàn)到眾多通孔與孔環(huán)互連的畫(huà)面。

至于多層板的逐孔與逐層孔環(huán)的互連情形,當然就更為複雜

 

MNF2電路板

圖5、左圖為MNF2電路板,先經(jīng)6次無(wú)鉛回焊的折磨,再進(jìn)行air to air的TC試驗,

直到做完1096的循環(huán)次數時(shí),才首度出現失效的徵兆(電阻值超過(guò)10%)而己。

從其切片中可發(fā)現,立部份銅壁之斷裂多半集中在??検浇?。

右圖為厚銅板經(jīng)無(wú)鉛焊接后,系筆者以FA級的微切片法,

在放大400倍暗視野中所見(jiàn)Thin core到與PP之間的微裂情形。

 

 

二、總結

電路板廠(chǎng)家中的電路板欲通過(guò)無(wú)鉛焊接的考驗,確實(shí)是工程浩大前所未見(jiàn),目前下游客戶(hù)傾向要求出貨的多層板,其耐強熱品質(zhì)須首先通過(guò)峰溫為260℃的回焊5-9次之多。其次還要求通孔的可靠度,至少不得劣于先前的錫鉛焊接。

 

從上述眾多試驗可知,Dicy硬化的FR-4已確實(shí)無(wú)法通過(guò)無(wú)鉛焊接強大熱應力的考驗,而Dicy硬化型的FR-4則有機會(huì )塡補此段空缺。但PCB本身製程的改善,PCB迭構的設計,組裝者回焊機組與回焊曲線(xiàn)兩者之最佳化,也都扮演了極重要的角色。

 

經(jīng)由air to air長(cháng)時(shí)間TCT試驗的結果可知,通孔長(cháng)期可靠度確與其回焊峰溫以及回焊次數,存在著(zhù)密切的因果關(guān)系?;睾阜鍦靥叽螖颠^(guò)多的確會(huì )傷及板材與通孔,不過(guò)板材的CTE/Z與TCT失效兩者之關(guān)系尚不明確,有待進(jìn)一步澄清。

標簽: pcba

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