PCB無鉛焊接爆板問題的預(yù)防與改善

   選擇最好的材料，最貴的制程，可以預(yù)防與改善爆板問題的發(fā)生。例如Tg 高的板料，價格一般比較貴、PCB熱壓時間一般要求較長，成本增加。根據(jù)管理上的金三角模型，企業(yè)競爭主要圍繞服務(wù)、質(zhì)量、成本三個方面進行。特別是在目前金融危機環(huán)境下，在爆板問題上，有所取舍，對各方面的影響因素進行細化，尋求預(yù)防與改善。

　　一）、板材方面　　

    提高板料Td，可以有效預(yù)防爆板，并延長熱分層時間。通常提高Td 的做法是采用多官能酚醛環(huán)氧樹脂取代傳統(tǒng)的雙酚A 型環(huán)氧樹脂，并將固化劑由原來極性較強容易吸水的Dicy 改為極性較小不容易吸水的PN 固化劑，但此種改變將使板料剛性變強，脆性變大，銅箔與玻纖布的附著力也很差，增加PCB 板的加工難度。添加填料的板材其Z-CTE 普遍降低，耐熱性上升，有利于改善爆板問題，目前填料主要以SiO2 和Al(OH)3 為主，但由于填料本身剛性、脆性都比樹脂大，對PCB 制程的鉆孔、外性、除膠渣、與PTH甚至其它濕制程，以至成品最終的品質(zhì)都會帶來極大的影響。目前，業(yè)界在無鉛焊接板材選擇方面建議如下：

 
    二）、PCB 制程方面　　

    1、半固化片的儲存控制，應(yīng)該做好防潮措施，和有效存儲環(huán)境，期限的控制，此方面主要可以參照供應(yīng)商提供的資料和內(nèi)部相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)進行管控?！　?br />
    2、棕化有機金屬沉積的管控，除了選擇品質(zhì)優(yōu)良的棕化藥水，此種棕化藥水一般必須具備兩方面的品質(zhì)，一是要是抗撕強度≥4lb/in，二是在后繼層壓過程由于采用耐熱性能良好的板材，在壓合時需要用到更高的溫度和壓力，金屬基不出現(xiàn)脆斷。對過程參數(shù)徹底量化，應(yīng)用SPC 每天監(jiān)控， 每周趨勢分析，每月總結(jié)評價。并對棕化層的污染進行嚴格控制，例如隔板紙不混合使用、定期清洗，棕化后板件不允許拿板入板內(nèi)和控制疊板間的潔凈度等?！　?br />
    3、層壓制程，無鉛焊接的板材，為了提高耐熱性能，在雙酚A 型環(huán)氧樹脂的基礎(chǔ)上添加了多官能酚醛環(huán)氧樹脂和PN 固化劑，以及添加SiO2 等，其黏度和高溫聚合固化時間都將增加，必須對升溫段，升溫速率和加壓時機等條件進行重新調(diào)整，使半固化片聚合固化完全，并避免產(chǎn)生流膠過大和層間空洞等缺陷。另外，由于一些分子鏈段的自由能需要在高溫下慢慢降低，因而也需要調(diào)整層壓程序降溫速率、降低板件出料溫度，釋放熱應(yīng)力。因而必須根據(jù)結(jié)合供應(yīng)商提供的參考層壓曲線結(jié)合內(nèi)部壓機的情況，進行重新設(shè)計層壓曲線。采用厚銅/厚板試壓后進行△Tg，Td，T288，Z-CTE， 熱應(yīng)力，抗老化，模擬焊接條件等耐熱性的測試，確認層壓曲線是否合適。并對生溫速率，溫度均勻性，壓力均勻性等關(guān)鍵指標定期較驗，確保壓機狀態(tài)正常?！　?br />
    4、后制程烘板，阻焊油墨采用低于Tg 值但高于水沸點的溫度烘板，從而趕走板件在蝕刻、電鍍、阻焊油墨等濕制程藥水浸泡吸潮；字符油墨采用135°C，60min 的條件進行烘板，趕走沉金等各種表面處理過程中藥水浸泡吸潮；包裝前采用125℃、2 小時條件烘板，進一步消除累積應(yīng)力及趕走水氣?！　?br />
    5、儲存和包裝，ISOLA對成品PCB的包裝、儲存等要求，建議：成品板包裝除真空包裝外，使用的包裝材料水汽傳送率WVTR（TheWater Vapor Transmission Rate）應(yīng)≤0.02g/100in2/24hr；成品PCB在環(huán)境溫度<30℃濕度<60%RH 中露置總時間不應(yīng)超過168 小時?！　?br />
    三）、焊接方面，選擇良好的板材和PCB制程合適的工藝加工條件，日常監(jiān)督管理，是防范爆板問題發(fā)生的關(guān)鍵，再加上下游焊接的共同努力，將使無鉛焊接爆板問題不再是困乏業(yè)界的難題。

    1、前處理：組裝前在125 ℃中烘烤2 hr，以消除累積應(yīng)力及趕走水氣(最好在N2 烤箱中進行)?！　?br />
    2、回焊曲線：無鉛回流焊曲線采用有鞍型，即在約130℃-170 ℃范圍內(nèi)，有一保溫或平緩升溫段以確保PCB/元件預(yù)熱飽和，避免因為急劇加熱造成的PCB/元件吸熱差異，受到熱沖擊過大。對于保溫時間，參考PCB層壓熱傳遞過程，當厚度為1.6mm的同一塊板件，保溫時間≥120sec才能使板中間與板面溫度一致，因而對于雙面受熱的焊接過程，保溫時間必須≥60sec；對于生溫度速率，為使板件均勻受熱升溫速率不超過2.5℃/sec，最好是在1.5℃/sec以內(nèi)?！　?br />
    3、回流焊爐不論是用熱風加熱還是用紅外加熱，均必須保證循環(huán)充分、熱均勻性好，且各個區(qū)段不會互相干擾，以確保PCB板上各點溫差ΔT<5℃?！　?br />
    4、回流焊峰值實測溫度不超過245℃，以減少高溫對PCB及元器件帶來的傷害?！　?br />
    5、對于一般無鉛波峰焊采用水基助焊劑，為了充分地將水分揮發(fā)掉，PCB 預(yù)熱溫度也要相應(yīng)提高，一般為100-130℃，為了使PCB 內(nèi)外溫度均勻，預(yù)熱區(qū)要加長，使其緩慢升溫，保溫時間≥60sec。焊接時間為3-4s，兩個波之間的距離要短一些，波峰焊峰值實測溫度不超過265℃。