PCB的耐热性评估
发布时间:2012/10/3 22:14:57 访问次数:2420
由于无铅DA1196 焊接温度也比有铅焊料焊接温度高40℃,达到240℃~250℃。高的焊接温度对PCB的基材和焊盘胶合的牢固度是严峻的考验,所以基材必须在焊接的温度下不起泡、不分层和不变形,要有较高的耐热性和尺寸稳定性,通常这些要求通过下列技求参数进行量化评估。
(1)玻璃化转变温度(Tg)
除了陶瓷基板外,几乎所有的层压板都含有聚合物。聚合物是由有机材料合成而来的,它的特点是在一定温度条件下,基材形态会发生变化,在这个温度之下基材是硬而脆的,即类似玻璃的形态,通常被称为玻璃态;若在这个温度之上,材料会变软,呈橡胶样形态,人们又称为橡胶态或皮革态,此时它的机械强度明显变低,因此人们把这种决定材料性能的临界温度称为玻璃化转变温度(Glass Transtion Temperture)。显然,作为结构材料来说,人们都希望它的玻璃化转变温度越高越好,玻璃化转变湿度是聚合物特有的性能,它是选择基板的一个关键参数,其道理何在呢?这是因为在SMT焊接过程中,焊接温度通常在220℃左右,远远高于PCB基板的Tg,故PCB受高温后会出现明显的热变形,而片式元器件却是直接焊在SMB表面的,当焊接温度降低后,焊点通常在180℃就首先冷却,而此时SMB温度仍
高于Tg,PCB仍处于热变形状态,直至PCB完全冷却时必然会产生很大的热应力,该应力作用在元器件引脚上,严重时会使元器件损坏,如图3.5历示。
为什么当电路基板处于基板聚合物的玻璃转变温度以上的温度时,其膨胀量会大于在Tg温度以下同样温升的膨胀量呢?由试验测得在玻璃转变温度以下,基板材料的热膨胀量和温度近似成线性关系,即基板材料的CTE近似常数,而一旦温度超过材料的玻璃转变温度,基板材料的热膨胀量则将随温度成指数关系,即随温度升高,CTE按指数增大。
现选用两种常用的基板材料,环氧玻璃纤维板FR-4和聚酰亚胺玻璃纤维板定量地说明上述现象,图3.6给出的曲线是通过试验绘制的。
由于无铅DA1196 焊接温度也比有铅焊料焊接温度高40℃,达到240℃~250℃。高的焊接温度对PCB的基材和焊盘胶合的牢固度是严峻的考验,所以基材必须在焊接的温度下不起泡、不分层和不变形,要有较高的耐热性和尺寸稳定性,通常这些要求通过下列技求参数进行量化评估。
(1)玻璃化转变温度(Tg)
除了陶瓷基板外,几乎所有的层压板都含有聚合物。聚合物是由有机材料合成而来的,它的特点是在一定温度条件下,基材形态会发生变化,在这个温度之下基材是硬而脆的,即类似玻璃的形态,通常被称为玻璃态;若在这个温度之上,材料会变软,呈橡胶样形态,人们又称为橡胶态或皮革态,此时它的机械强度明显变低,因此人们把这种决定材料性能的临界温度称为玻璃化转变温度(Glass Transtion Temperture)。显然,作为结构材料来说,人们都希望它的玻璃化转变温度越高越好,玻璃化转变湿度是聚合物特有的性能,它是选择基板的一个关键参数,其道理何在呢?这是因为在SMT焊接过程中,焊接温度通常在220℃左右,远远高于PCB基板的Tg,故PCB受高温后会出现明显的热变形,而片式元器件却是直接焊在SMB表面的,当焊接温度降低后,焊点通常在180℃就首先冷却,而此时SMB温度仍
高于Tg,PCB仍处于热变形状态,直至PCB完全冷却时必然会产生很大的热应力,该应力作用在元器件引脚上,严重时会使元器件损坏,如图3.5历示。
为什么当电路基板处于基板聚合物的玻璃转变温度以上的温度时,其膨胀量会大于在Tg温度以下同样温升的膨胀量呢?由试验测得在玻璃转变温度以下,基板材料的热膨胀量和温度近似成线性关系,即基板材料的CTE近似常数,而一旦温度超过材料的玻璃转变温度,基板材料的热膨胀量则将随温度成指数关系,即随温度升高,CTE按指数增大。
现选用两种常用的基板材料,环氧玻璃纤维板FR-4和聚酰亚胺玻璃纤维板定量地说明上述现象,图3.6给出的曲线是通过试验绘制的。