PCB無鉛焊接爆板問題的預防與改善

   選擇最好的材料，最貴的制程，可以預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。根據管理上的金三角模型，企業(yè)競爭主要圍繞服務、質量、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，尋求預防與改善。

　　一）、板材方面　　

    提高板料Td，可以有效預防爆板，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商提供的資料和內部相關的試驗數據進行管控?！　?br />
    2、棕化有機金屬沉積的管控，除了選擇品質優(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，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，金屬基不出現脆斷。對過程參數徹底量化，應用SPC 每天監(jiān)控， 每周趨勢分析，每月總結評價。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和控制疊板間的潔凈度等。　　

    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整，使半固化片聚合固化完全，并避免產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，因而也需要調整層壓程序降溫速率、降低板件出料溫度，釋放熱應力。因而必須根據結合供應商提供的參考層壓曲線結合內部壓機的情況，進行重新設計層壓曲線。采用厚銅/厚板試壓后進行△Tg，Td，T288，Z-CTE， 熱應力，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≤0.02g/100in2/24hr；成品PCB在環(huán)境溫度<30℃濕度<60%RH 中露置總時間不應超過168 小時。　　

    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，以消除累積應力及趕走水氣(最好在N2 烤箱中進行)。　　

    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，有一保溫或平緩升溫段以確保PCB/元件預熱飽和，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。　　

    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℃。　　

    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 預熱溫度也要相應提高，一般為100-130℃，為了使PCB 內外溫度均勻，預熱區(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℃。