PCB爆板分析教材

2011-2-09PCB爆板分析機器物料方法PCB爆板PP不良爐溫分布不均Refolw異常升溫異常PP存放不良PP過期壓機異常钻孔异常钻咀不良钻孔参数不匹配壓力異常光板不良銅箔不良內層&壓合異常黑棕化本身的结合力材料吸濕壓程不合理水汽&藥水殘留儲存時候過長設計不合理buttercore厚度不足選擇材料不合理基板不良外力損傷沖床取切片包裝不良塞孔樹脂吸濕Reflowprofile不合理人壓程設定錯誤材料混料PP含浸不良吸热段升温过快材料耐热性不良不同材料混压温度控制不准重工次数过多PCB搬运不当爆板特性要因圖外層Cu（無機物）介電層（有機物）內層Cu（無機物）CORE（有機物）內層Cu（無機物）介電層（有機物）外層Cu（無機物）A界面C界面B界面A界面B界面C界面D界面E界面F界面爆板界面分析„界面狀況分析：¾A界面：外層銅牙與樹脂結合，屬于物理性質+化学結合﹔¾B界面：內層銅黑/棕化面與樹脂結合，屬于物理性質結合（粗糙度小于銅牙）﹔¾C界面：內層銅牙與CORE的樹脂結合，屬于物理性質+化学結合（經二次壓合）﹔¾D界面：PP樹脂與CORE樹脂結合，屬于物理+有机化學性質結合。¾E界面：BS与BS间的树脂结合，此处属于纯有机化学键结合；¾F界面：PP与PP是的树脂结合，此处属于纯有机化学键结合。通過上述的界面分析，可以判斷各界面發生分層的几率性為：B界面＞D界面＞A界面≧C界面＞E界面≧F界面界面狀況分析爆板原因分析(1)‹PCB压合后buttercore厚度不足,示意图如下:原理分析:‹介电层与内层铜结合主要依靠树脂与棕黑化面的粘结力,玻纤布本身与棕黑化面没有粘结力.所以,需要足够的树脂层厚度测没法保证良好粘结力.‹设计时需要保证buttercore(奶油层)厚度以大于0.3MIL(单边)为宜.‹压合后玻布厚度参考:7628:6.8MIL;1506:5.3MIL;2116:3.7MIL;3313:3.0MIL1080:1.8MIL;106:1.2MILNGOKNG‹配本設計不良異致，如下案例所示:‹該板中間層PP厚度設計合理，但是將211649%的低膠含量PP做為填膠，會出現壓合空洞進而產生爆板。爆板原因分析(2)‹填胶不足导致的压合空洞,经热冲击后出现爆板。示意图如下:‹因為壓合時抽過真空不良產生嚴重的壓合空洞，進而產生爆板現象。爆板原因分析(3)‹PCB的制做需要根据性能的要求选择合适的材料类型,如厚铜板则需要选择有填料的材料,如下比较图:原理分析:•厚铜板受热时吸热较多(特别是封闭铜的散热孔),材料受热后于Z方向产生热膨胀,此时材料的CTE将很大程度上决定材料的耐热性.加入填料的材料其CTE会有明显的降低,所以加入填料的材料更加适合做厚铜板.•填料与树脂有一个微小的界面,材料受到强热时,该介面可以有效的吸收或缓冲热应力所带来的冲击.•对于厚铜板建议采用NY2150及NY2170材料.无填料材料有填料的板料爆板原因分析(4)‹对于不同板厚、不同层数的PCB的实际需求选择合适的材料，必要时需要征询材料供应商的意见.以NY2150的应用范围为例说明:爆板原因分析(5)10如何選用上海南亚無鉛製程材料？14~42Yes\NY2170Networkequipment,basestation,BackpanelSimilartoIT180PC,PS,Camera,etc.Notebook,Networkequipment,backpanel,etc.PC,Notebook,PS,etc.ApplicationYesYesYesYesYesYes\LeadFree\\\\\\YesStandard6~20NY31502~10NY214010~4210~302~106~202~10LayerCountNY3170NY2150NY6150NY6200NY3140NY1140BaseMaterialType爆板原因分析(6)‹棕黑化面的水汽及药水等物质的残留（铜面及树脂处）将会影响到后续PP压合后与该界面的结合力，该界面受热后会产生分层现象，如下图所示:‹棕黑化面本身处理不良，造成结合力不足，如下图所示：‧对于该异常需要加强对板料的清洗,必要时需要以纯水清洗,以保证板面的清洁.‧同时还需要对操作员工进行规范操作培训,以防止对清洗后的板面于操作过程中造成污染.爆板原因分析(7)‹PP含浸不良或壓合不良，造成玻纖布與樹脂或與玻布經緯紗間分層：玻布經緯紗分層：玻布與樹脂分層：紗束內分層：爆板原因分析(8)‹防止材料爆板需要保证材料固化完全,需要选择合适的压合程式,以保证材料固化完全,同时也不出现“干板”造成结合力不良,NY2150材料对于压合制程要求如下所示:•固化要求条件:材料温度达到180度以上保持至少60MIN•建议于料温达到100度以前上主压力•升温速率:1.0~3.0度/MIN(80~140度)动粘度图爆板原因分析(9)‹基板压伤会造成该处树脂受到损伤,进而造成该处结合力不良.另处如果压合时有采用光板压合,光板表面的粗糙度对于后续的界面结合力非常重要,采用离型膜压合的光板其表面光滑,容易造成该界面分层:1.如压合中确有需要用到光板压合,建议采用蚀铜的光板,不建议用离型膜压合光板，而且光板使用前需要做仔細的清洗，防止異物附著于板面而產生爆板。2.对于基材需小心搬运,防止损伤.粗糙度放大爆板原因分析(10)PN類型的材料較DICY類型的材料要硬、脆，受到外力沖擊時容易發生板邊開裂的現象（如右圖所示）。該處經過PCB濕制程時會殘存藥水，進而產生板邊爆板。DICYTypePNType‹铜箔本身的品质也是造成爆板的原因之一,如铜箔的粗化不良、或有影响到结合力的異物存在，如下图：爆板原因分析(11)‹PCB成品存放時間過長名存放條件不良時會有吸濕現象，嚴重時會產生爆板:‹樹脂塞孔后停放時間過長，塞孔樹脂吸濕。經后續熱產沖擊時水汽膨脹而發產生爆板。如下圖例。爆板原因分析(12)‹PCB严重吸湿后，如果受到强热，材料中的水汽会产生强大的蒸汽压，如果该蒸汽压所造成的膨胀力大于材料内各个界面的结合力时，则会产生分层，如下说明:对于防止PCB的吸湿建议如下:‹PCB的生产过程中应尽量避免存放过久,同时还需要于制做中做必要的烘烤,如钻孔后烘烤(150度/2小时).2.对于PCB成品的包装需要选择透汽率较低的包装材料,建议采用铝箔膜包装.爆板原因分析(13)PCB无铅焊接的包装材料选择¾包装材料的透气率需要符合EIA583的要求(潮湿敏感物品包装材料标准),材料透气率建议小于0.02g/100in2/24hrs.同时材料也需要有良好的绝缘防潮性,静电防护效果机械强度等.¾包装PCB需要同选用干燥剂,干燥剂建议符合MIL-D-3464的要求.¾确认PCB包装内是否有湿气透过,需要于包装内加入湿度指示卡,温度指未卡建议符合MIL-I-8835.PCB储存周期性的探讨¾PCB储存条件的相关建议:(供参考)PCB真空包装后库存PCB运输过程组装厂库存包装拆封后→SMTSMT→组装完成1、建议储存条件：①温度：40℃②相对湿度：70%③真空包装（内含干剂）2、储存期限：建议在3个月以内完成组装，以达到最好效果3、异常处理方式：超过6个月需作进一步的信赖性测试（漂锡与浸锡）1、建议储存条件：①温度：40℃②.相对湿度：70%③真空包装（内含干燥剂）2、储存期限：3、异常处理方式：超过上述各状况之储存期限时，需作进一步的信赖性测试（漂锡与浸锡），可行的话先做尝试性上件1、建议储存条件：①温度：40℃②相对湿度：70%③真空包装（内含干燥剂）2、储存期限：3、异常处理方式：超过上述各状况之储存期限时，需作进一步的信赖性测试（漂锡与浸锡），可行的话先做尝试性上件1、建议储存条件：①温度：30℃②相对湿度：60%③无强酸性、无硫、无氯空气环境下2、储存期限：建议在3天之内完成组装3、异常处理方式：①超过储存期限时先做尝试性上件②若尝试性上件结果不佳，可做板面清洗后再上件测试1、建议储存条件：①温度：30℃②相对湿度：60%③无强酸性、无硫、无氯空气环境下2、储存期限：①单面上件后，储存期限1天②经高温reflow后，储存期限1天3、异常处理方式：超过储存期限时先做尝试性上件PCB含水率与焊接温度对应关系¾PCB含水率会影响到PCB本身焊接后的性能,对应关系图如下:(供参考)Reflow相關建議‹无铅焊接reflowprofile设定不合理,吸热段升温不宜过快,同时回流焊的温度分布应均匀,具体的要求如下:1.回流焊最好有10段,其中3段用于降温用.2.回流焊的温度应分布均匀,要求板面的温差不超过5度3.成品PCB最好于2个月内完成SMT作业,同时需要保证PCB的包装完好,最好采用铝箔膜包装.包装内可以放湿度检测纸,确认包装内是否已有较多的水汽透入.Q&A!www.ccl-china.com