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PCB科技 - PCB電路板無鉛回流焊的熱迴圈試驗

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PCB科技 - PCB電路板無鉛回流焊的熱迴圈試驗

PCB電路板無鉛回流焊的熱迴圈試驗

2021-11-01
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Author:Downs

1、實驗目的

無鉛回流焊 PCB電路板 會導致盤子爆裂, 電鍍通孔的銅孔壁將被破壞. The main reason is of course that 這個 CTE of the plate on the Z axis is no matter whether it is α1 (55 -60ppm/ degree Celsius) or α2. (250ppm/ degree Celsius) Z-axis thermal expansion rate (Z-CTE), 兩者都遠遠超過了17 ppm/ 銅壁攝氏度. 也就是說, Tg以下的板材料約為銅壁的3倍, 當Tg高於該值時,它將被拉高達12-20倍. 為了防止多層板的通孔在多次回流過程中破裂和失效, the temperature cycle test (TCT) is used deliberately to try to find three things, 即

(1)回流峰值溫度對板和通孔有什麼影響?

(2)可以回流多少次?

(3)基材的可靠性如何?

2. PCB電路板生產

電路板

一家PCB電路板製造商重新使用了四種電路板,總共製造了880個互連過孔和一塊厚度為30mm的8層PCB電路板。 孔的銅厚度約為20mm。在TCT測試之前,首先類比峰值溫度分別為224℃和250℃的鉛和無鉛回流,然後執行空氣-空氣溫度迴圈測試(TCT),以觀察板和電鍍通孔的可靠性。 該TCT的條件為:

. 低溫-55攝氏度持續5分鐘。

. 14分鐘用作高溫飆升的過渡時間。 故意加長的原因是為了使厚板的內外溫度會聚,以减少應力。

. 將其置於125°C的高溫下5分鐘。

. 在14分鐘內轉移到低溫並完成一個迴圈

經過長時間的連續熱膨脹和收縮後,銅孔壁和互連環等銅晶體將變得鬆散,囙此直流測試期間的電阻將逐漸新增。 一旦量測的電阻值在測試前超過10%,則表示PCB電路板已達到故障點。 然後可以對微切片進行故障分析。

第3,回流峰值溫度對通孔的可靠性有影響

當回流焊的峰值溫度升高時,會在板和銅孔壁上產生强烈的熱應力。 囙此,在對板和通孔進行TCT可靠性測試之前,對PCB電路板進行2到6次回流類比,以觀察回流對後續可靠性的影響。 在此過程中,發現當回流峰值溫度新增25攝氏度時,故障前的溫度迴圈次數將减少25%。 這確實讓人們不得不小心回流曲線,並儘量避免峰值溫度。 太高了,以免造成很多麻煩。

第四,PCB回流次數對通孔可靠性的影響

事實上,不僅回流焊的峰值溫度會帶來强大的應力,而且多次回流焊的每次强熱也會在銅孔壁和基材中積累應力。 這種回流次數將不可避免地降低可靠性。 囙此,德國研究人員有意對無鉛回流焊的PCB電路板進行多次測試,然後進行可靠性相關TCT測試,以觀察它們之間的對應關係。

五、討論

. 銅箔或銅壁與基材之間的熱膨脹係數差异將是在劇烈熱折磨後產生裂紋和破孔的直接原因。 新增回流次數當然會縮短通孔的壽命。

.據發現,主要罪魁禍首 PCB破孔 is excessively high reflow peak temperature (for example, above 250°C). 影響通孔可靠性的第二個因素是回流的數量, 並且第一次回流的影響比其他回流的影響更大.

. 當孔的銅延伸率非常好(例如,20z%冗餘或更高)時,通孔耐强熱的可靠性自然會很好,但在多次回流後,延伸率會逐漸下降。