PCB部落格 - fr4-pcb無鉛回流測試焊接

1.首次試製和試焊

（1）fr4 pcb結構和回焊

首先，將用高Tg和Dicy硬化的FR-4板製成22層和24層的兩種高多層板。 使用兩種回流爐，在兩種L形回流曲線下對坯料進行了6-9次類比。

（2）顯微鏡切片分析

經過多次背焊和多次板爆後，對板爆區進行了失效分析。 以下是對其等效部分的發現。

（3）討論

在第一次回流之後，我們可以看到幾個有代表性的邏輯：如果溫度上升過快，回流曲線很容易爆炸，並且不知道溫度下降過快是否與爆炸有關。 此外，筆者覺得上述fr4 pcb公司使用的回流曲線實際上並不合適。 這種沒有鞍形吸熱的直線上下曲線只適用於低階板和簡單零件的回流。 對於複雜的多層，應採用鞍形或長鞍形吸熱段的曲線，使板體處於內外溫度均勻的狀態，然後通過快速的上推峰值溫度作用完成焊接。

2.第二次試生產和試焊

第二次測試中的板與Dicy和PN硬化劑的不同板混合，該測試的結果表明PN型的耐熱性確實比Dicy好。 同時，還可以看出，影響無鉛焊接導致板材爆裂的因素還有：壓制過程、壓制後的烘烤、內層板材的吸水性、成品板材的吸水率、樹脂聚合度。 在fr4 pcb的生產過程中，A板使用了Dicy硬化和PN硬化兩種板材。雖然也選擇了兩種不同的壓制工藝，但發現它們對結果影響不大。 相反，空板在焊接前的烘烤對板的爆裂有直接影響。 烘烤條件為125â，總共24小時。 現在，它的板材在無鉛背面焊接後的存活率將在後面進行整理。

（1）討論

當FR-4被Dicy硬化時，其爆裂現象幾乎是在整個鋼板的所有部分同時開裂，而當PN硬化時，局部開裂僅發生在腹部底部的多孔區域。 無論背面焊接前是否烘烤，經過兩次背面焊接後，Dicy硬化劑都會使板材爆裂。 然而，那些通過PN硬化並在焊接前烘烤的資料在四次回流後可以存活50%。 研究表明，Dicy由於其極性大、易吸水，不易通過熱應力測試。 然而，PN的極性非常小，吸水率非常低，並且添加量超過20重量%。 事實上，它極大地改變了環氧樹脂的線性性質，並具有酚醛樹脂的三維結構强度，囙此在高熱下不易開裂。

3.第三次試生產和試焊

（1）試驗準備

在三度測試中，所有板材都改為硬化型，尤其是PCB板的工藝得到了改進。 也就是說，為了提高無鉛背面焊接的成品率，所有完成的內板都故意在110â下烘烤3小時，外板在去除膠渣後在150â下烘焙4小時。 至於表面處理，22層的8塊板是電鍍鎳金而不是ENIG。 這一次，每批共製作了6批15塊木板，其中6塊木板在回流之前在125â的溫度下再烘烤24小時。 為了進行比較，其他六塊木板在回流之前故意不烤。 此外，從兩批中的每一批中取出兩塊板，分別進行以下測試：錫漂移熱應力測試、Tg量測、T260/T288測試和恢復焊接曲線2的類比回流。 在該試驗中，發現兩種類型的PN硬化板在焊接前進行了烘焙和未烘焙。 經過12次類比背面焊接後，未發生板材爆裂現象。

（2）對結果的討論

對上述六批板材的測試結果進行了總結和討論：六批PN硬化板材無論在PCB工藝中是否經過兩次烘烤，都可以通過12次類比回流。 三種方法用於在回流之前測試Tg1和Tg2的â³T。 儘管發現每個â³T仍有1-8â的差异，但在12次回流後，其â³T確實變小了很多。 也就是說，原始樹脂的硬化程度非常好，這與壓制過程和壓制後的烘焙直接相關。 由於Tg2仍然高於Tg1，這意味著板中的樹脂還沒有破裂。 在12次背面焊接後進行T288測試，發現獲得的數據不低於焊接前的讀數，這也可以解釋為樹脂沒有破裂的證據。 經過三次和六次錫漂白，全部通過測試，沒有起泡和爆裂。 儘管由於CTE失配和樹脂收縮以及切片上的體積收縮（不超過孔長度的20%），也存在孔環浮動，但由於高熱，這些都是不可避免的現象。 只要fr4 pcb板的切片中沒有微裂紋，它們通常可以被視為可接受的小缺陷。