爆板也叫分层,其机理是PCB内部产生不同压力,撑开层间结合,使层间出现分离问题。产生不同压力的来源一般有两种,一是PCB吸湿,高温下水分蒸发,内部产生不同压力;二是SMT贴片焊接过程中,温度不均匀,传热不均匀,元器件和构成PCB的复合材料热膨胀系数不一致,在PCB内部产生不同压力。下面众焱电子小编将接着《SMT贴片工艺|无铅焊接爆板原因分析(一)》的内容继续分析讲解。
6、板材吸水率问题:根据有关资料,在220℃水蒸气压约340psi,在230℃水蒸气压约400psi,在260℃水蒸气压约700psi。
在高温情况下,蒸汽压随着温度的上升几乎直线上升。板材吸水后,水气扩散到板件内部时,就开始在材料界面结合处聚集凝结。在无铅高温SMT贴片加工焊接过程中,板件内部结合处的蒸发压成倍增加,进而在板件内部产生不同应力,撑开层间结合,产生爆板问题,无铅焊接温度的提高和高温时间的延长对板材的的吸水率提出了更高的要求。
二、PCB制程问题
1、层压前:
1)半固片受潮吸水,半固化片吸水后,即使在真空条件下被吸附的水分也只有少部分被抽掉,说明吸附水分部分为物理吸附,部分为化学吸附。吸水后影响树脂流动度和固化度,将加速环氧树脂的聚合,影响树脂的固化,削弱层间粘结强度,使PCB板抗强热冲击的能力下降,引发爆板问题。
2)棕化有机金属沉积不良,棕化此种有机金属的作用是粗化金属铜面,增加融熔树脂流动时对铜箔的有效湿润性,使流动的树脂有充分的能力伸人氧化膜中,固化后展现强劲的抓力,并阻绝高温下液态树脂中固化剂分解铜面的影响,提高多层板间铜面与半固化片的粘结强度。如果沉积不良,在层压高温高压条件下,半固化片高分子裂解的有机物将直接攻击铜面产生水分,在后继强热冲击下,水分蒸发,PCB内部产生不同压力而产生爆板问题。棕化后板面受污染,使棕化有机皮膜失效,降低铜面与半固化片的粘结强度。
2、层压
1)玻纤与铜层直接接触。多层板半固化片与内层芯板的之间粘结主要是通过半固化片的树脂与铜箔完成的,而玻纤布是一种增强绝缘材料,基本是没有粘结性能。层压过程中出现玻纤与铜直接接触,层间的粘结强度将急剧下降。此问题的原因主要有,层压过程中预压压力偏高,生温速率过快,压力不均匀。当然与半固化片的含胶量不足也有很大关系。
2)、层间空洞,层压过程是一种加成型聚合反应,但由于高分子化合物吸湿性及多种因素,固化过程有一些水分、低分之物存在,因而需要增加压力排除这些水分、低分之物,如果预压周期太长,即施全压太晚,水分和挥发份排除不彻底,间隙未被树脂充满,便会在多层板内产生空洞等缺陷,留下爆板的稳患。
3)、固化不足,层压前半固化片中的聚合物是半固化(B阶段)的树脂,需要在压板热压中进一步固化,使半固片中的树脂彻底完全聚合。板料在热压过程中温度/时间不够,将严重影响聚合物分子间的交联反应进行的程度,板料中存在的极性基团较多,从而也使得板料极易吸水,成为爆板的一个诱因。业界一般采用△Tg作为衡量固化度的指标,一般认为≤3°C固化才充足。
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