通孔PCB板基材的影响

2020-05-19 12:01:49 247

电路板多层板之回焊与多层板TCT试验,两者对于通孔可靠度都会呈现劣化的效应, 其主要原因当然是板材Z轴CTE远超过铜壁CTE之所致,是故降低板材橡胶态2Z轴之CTE,已成为刻不容缓的首要任务。但单纯提高塡充剂Silica的比率(例如占树脂重量比的20%〉,也必定还会出现其他不良的后遗症,是故全面推广Filler之量产板材,还有待进一步观察。

大发快盈500 表1、四种基材板之性能参数

四种基材板之性能参数

 

 

一、讨论

大发快盈500 ●下图1三种PN硬化的板材,先经有铅与无铅各两次回焊折磨后再进行TCT试验,以观察板材与通孔可靠度两者间的关系。其中以有塡充剂的MNF2板材之最终成绩最好,但MNF2在两种强热中所呈现Tg以上的CTE/Z却不是最低者。而MNF1虽为三种板材中通孔可靠度表现最差的板材,但其α2的却也不是最大者。看来似乎板材α2-CTE与通孔可靠度两者间似乎并无直接的关系。其中是否又因镀铜层延伸率的参与则不得而知。 

 

大发快盈500 ●下图2仍为三种PN硬化的电路板,但却先经有铅与无铅全数〈6次)回焊的折磨,然后再进行通孔可靠度的TC试验。但仍以题MNF2电路板在通孔可靠度方面的成绩最好,其次才轮到高Tg与总体性CTE/Z最低的HN板。而成绩最差的仍然是MNF1电路板,其总体表现与前者相同。

 

●下图3除了上述三种型板材外,也加入了Dicy硬化的FR-4进行对比,结果当然最差者就是标淮型FR-4的板材。不过目前多家CCL业者正在开发一种中度Tg ,PN硬化,与重量比10%以上Silica塡充剂(可明显降低α2-CTE)的FR-4板材,希望能适应各种无铅回焊而不再爆板。

 

三种电路板失效之循环次数与失效比率

大发快盈500 图1、此为三种板材所做之通孔,先经各两次有铅与无铅回焊之预先考验,

再进行通孔可靠度之TCT试验,所得三种电路板失效之循环次数与失效比率之对照情形。

 

三种板材的通孔PCB板

图2、此为三种板材的通孔PCB板,先经有铅与无铅各一次回焊之考验,

大发快盈500 再进行通孔可靠度之TCT试验,所得三种电路板失效循环次数与失效比率之对照情形。

 

四种板材所製做的通孔PCB板

图3、此为四种板材所製做的通孔PCB板,先经有铅与无铅回焊之折磨各5次,

然后再进行TCT通孔可靠度试验,图中为四种电路板各自失效之循环次数与失效比率之对照情形。

 

厚双面菊链佈局的电路板

大发快盈500 图4、左图为"菊链"的外观,右图为厚双面菊链佈局的电路板,

大发快盈500 经由X光透视所见到众多通孔与孔环互连的画面。

至于多层板的逐孔与逐层孔环的互连情形,当然就更为複杂

 

MNF2电路板

图5、左图为MNF2电路板,先经6次无铅回焊的折磨,再进行air to air的TC试验,

大发快盈500 直到做完1096的循环次数时,才首度出现失效的徵兆(电阻值超过10%)而己。

大发快盈500 从其切片中可发现,立部份铜壁之断裂多半集中在玻织束附近。

大发快盈500 右图为厚铜板经无铅焊接后,系笔者以FA级的微切片法,

大发快盈500 在放大400倍暗视野中所见Thin core到与PP之间的微裂情形。

 

 

二、总结

大发快盈500中的电路板欲通过无铅焊接的考验,确实是工程浩大前所未见,目前下游客户倾向要求出货的多层板,其耐强热品质须首先通过峰温为260℃的回焊5-9次之多。其次还要求通孔的可靠度,至少不得劣于先前的锡铅焊接。

 

从上述众多试验可知,Dicy硬化的FR-4已确实无法通过无铅焊接强大热应力的考验,而Dicy硬化型的FR-4则有机会塡补此段空缺。但PCB本身製程的改善,PCB迭构的设计,组装者回焊机组与回焊曲线两者之最佳化,也都扮演了极重要的角色。

 

经由air to air长时间TCT试验的结果可知,通孔长期可靠度确与其回焊峰温以及回焊次数,存在著密切的因果关系。回焊峰温太高次数过多的确会伤及板材与通孔,不过板材的CTE/Z与TCT失效两者之关系尚不明确,有待进一步澄清。

标签: pcba

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