线路板厂这样解决和改善PCB热冲击失效状况

线路板厂是怎么样解决和改善PCB热冲击失效状况？近年来线路板厂针对PCB耐热性能的改善，最普遍首先想到的是采用高Tg基板材料制作PCB，其中针对FR-4板材，供应商有许多改良的基板材料。但实际在这类改性FR-4基板材料中，由于各供应商采取的改良方法不同，得到的性能也不同，对高耐热性、高尺寸稳定性、高介电性和低热膨胀性等各种特性有具体针对性基板材料。

通常提高树脂交联密度的手段最普通的改良FR-4板材。通过提高树脂交联密度的手段，来提高TG和耐热性能，这类材料成本较低，虽然在高温下的材料性能维持延长，刚性强了，但是机械性能变脆，板材的抗剥强度相对降低，板材的可加工性能也变差（降低了钻孔加工时钻头的磨耗性），在高低温热冲击时不仅没提高反而下降了。

显然板材的Tg几乎不受热冲击的影响，若仅仅从考虑采用高Tg板材的制作多层板来应对热冲击试验是错误的，PCB在热冲击时都是由于温度变化疲劳才失效的。 PCB Z轴方向上的热膨胀量是可逆的，它随PCB所处环境的升高而变膨胀，当回到室温时又恢复到初时厚度状态。

从基板结构的角度，由于层压板内玻璃纤维的牵制作用．使得在平面内的热膨胀系数较小，而垂直于平面的z轴比平面内x轴和y轴的热膨胀系数大得多，而且基板无论是在PCB加工或SMT组装时，受热之后均会发生X、Y、Z三个方向的热膨胀。金属化孔是建立上基板材料基础之上的，并且是贯穿支承在层压板的厚度方向（Z方向），所以Z方向的膨胀对金属化孔的孔壁镀铜层影响最大（尤其是背板上的高纵横比金属化孔的基材影响更大）。

      从高分子基板材料热特性的变化分析：Tg和CTE的变化是聚合物结构变化的最直接的表现。John J. Davignon Randy Reed（3）选用了三种多层板材：常规的FR-4多层板(Tg为140℃)、一般高Tg的FR-4多层板（Tg为170℃）和高性能PPO改性环氧多层板（Tg为180℃），进行回流焊热循环和互连应力测试(IST)，发现回流焊循环明显地使常规的FR-4板材和普通高Tg的板材的金属化孔性能明显变差，但是PPO改性环氧板材的PTH金属化孔性能却没有明显变化，而IST试验的结果更证实，金属化孔性能失效都是由接近板中央的孔壁开裂造成的，不是由层间互联(多层剥离和/或层开裂)引起的。图1是金属化孔观察到的孔壁开裂现象。

进行热冲击试验时加在金属化孔上的应力与周围多层板的膨胀有着直接的关系。因热膨胀系数的变化所产生的应力会使孔壁处产生应变，从而引起热循环疲劳，并造成彻底失效。PCB Z轴方向的热膨胀系数变化是造成金属化孔孔壁环状开裂失效的重要因素之一。

      线路板厂这样解决和改善PCB热冲击失效状况。因此线路板厂对基板材料的低热膨胀率性能更为关注，设法减少z轴方向热膨胀系数来抵抗热冲击考验变得必要条件。金属化孔电镀铜层的热膨胀系数与板材在Z轴方向上的热膨胀系数差距应尽量缩小。针对客户对PCB热冲击试验高要求应注意选用低热膨胀系数的FR-4。更多问题可以咨询金瑞欣。