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【技术】再流焊接中的爆板分析与改善

前言

随着电子产品向多功能、高密度、微型化、三维等方向发展,大量微型器件得以越来越多地应用,这就意味着单位面积的器件I/O越来越多,发热元件也会越来越多,散热需求越来越重要,同时因众多材料CTE不同而带来的热应力翘曲变形使得组装失效风险越来越大,随之而来的电子产品的早期失效概率也会越来越大。因此,PCBA的焊接可靠性变得越来越重要了。下面介绍再流焊接中的爆板的缺现象及其改善方法,供大家参考。


1.再流焊接中的爆板现象

1.1 爆板的定义

⑴ 定义:在再流焊接(特别是无铅应用)过程中,发生在HDI积层多层PCB第二次压合的PP层和次层(L2)铜箔棕化面之间的分离现象,我们将其定义为爆板。如图1.1-1.2所示。


图1.1 爆板位切片(1)

都被拉裂。 图1.2 爆板位切片(2)

从切片分析,爆板的位置均发生在L1-L2层埋孔密集的区域;没有发现杂物或其他异常情况;切片显示板件发生爆板非常猛烈,有些第二层线路都被拉裂。


1.2 影响爆板的因素

⑴ 有挥发物的形成源是产生爆板的必要条件

① 吸湿问题

下面通过水在PCB中的存在形式,水汽扩散的途径和水蒸汽压力隨温度的变化情况,来揭示水汽的存在是导致PCB爆板的首要原因。

PCB中的水分主要存在于树脂分子中,以及PCB内部存在的宏观物理缺陷(如空隙、微裂纹)处。环氧树脂的吸水速率和平衡吸水量,主要由自由体积和极性基团的浓度决定。自由体积越大,初期的吸水速率就越快,而极性基团对水具有亲和性,这也是环氧树脂具有较高吸水量的主要原因。极性基团的含量越大,平衡吸水量也就越大。综上所述,环氧树脂初期的吸水速率是由自由体积决定的,而平衡吸水量则是由极性基团的含量来决定。

一方面,PCB在无铅再流焊接时温度升高,导致自由体积中的水和极性基团形成氢键的水,能够获得足够的能量在树脂内做扩散运动。水向外扩散,并在空隙或微裂纹处聚集,空隙处水的摩尔体积分数增