在电子制造过程中,PCB(印刷电路板)爆板问题是较为常见的质量缺陷之一。某公司在生产过程中出现了爆板现象,为了分析可能的原因,我们建议向PCB供应商寻求技术支持。PCB制造厂通常拥有丰富的经验,可以帮助识别问题的根源。综合分析来看,PCB爆板的主要原因无外乎材料特性或加工工艺问题。本文将归纳PCB爆板的常见原因,并重点探讨材料特性对爆板的影响。

PCB爆板的常见原因吸湿导致爆板
PCB材料具有一定的吸水性,在存放过程中可能吸收空气中的水分。SMT(表面贴装技术)加工前通常需要进行烘烤,以去除板材中的水分,否则在高温焊接过程中水分迅速汽化,产生膨胀应力,导致爆板。据研究,PCB在普通环境下存放48小时即可吸收约70%的水分。
板材裂化
由于PCB内部树脂层裂化,容易导致局部结构失效,进而发生爆板。解决方案包括选用更高Tg(玻璃化转变温度)和Td(热分解温度)的基材,提高PCB耐热性能。
内层埋孔填胶不良
若内层埋孔填胶不均或胶量不足,玻璃纤维直接压在铜面上,局部受力不均,在高温回流焊时极易导致爆板。
盲孔电镀过薄
盲孔电镀铜层过薄,导致焊接后孔壁承受的热应力过大,容易在回流焊过程中破裂,形成爆板。
减铜工艺不良
在加工过程中,若减铜不良导致基材暴露,受热膨胀不均匀,也会导致爆板问题。
板边胶量不足
在层压过程中,若板边填充胶量不足,加工时易导致板边分层,进而出现爆板。
材料特性对爆板的影响爆板的诸多原因中,材料的吸水性和玻璃转换温度(Tg)是两个关键影响因素。在PCB材料的技术规格书(datasheet)中,通常可以找到这些参数的说明。
吸水性与爆板树脂材料具有一定的吸水性,水分会降低材料的Tg值,使得PCB在高温环境下更容易发生膨胀开裂。当温度超过100℃时,水分汽化形成水蒸气,会加速板材Z轴方向的膨胀,最终导致结构破坏,引发爆板。因此,PCB在SMT工艺前通常需要烘烤,以去除水分,提高稳定性。
玻璃转换温度(Tg)的影响玻璃转换温度(Glass Transition Temperature, Tg)是衡量环氧树脂材料的重要参数之一。它表示高分子链开始发生大范围运动的温度,对PCB的热稳定性具有直接影响。
Tg以下(玻璃态):
当应用温度低于Tg时,PCB材料分子链冻结,呈现刚性,类似玻璃状态,表现出较高的硬度和脆性。
Tg以上(橡胶态):
当温度高于Tg时,分子链自由度增加,材料变得柔软,表现出较高的延展性。
因此,PCB的Tg值需要高于实际工作温度,确保在高温焊接或使用过程中材料仍能保持稳定的物理特性。通常,PCB制造时会选用Tg值较高的材料,以提高耐热性和可靠性。
总结PCB爆板现象通常由材料特性(吸水性、Tg值等)和加工缺陷(填胶不良、电镀过薄等)共同作用导致。为避免爆板问题,可采取以下措施:
提高PCB存储管理,控制湿度,避免吸水
SMT前进行充分烘烤,去除PCB内部水分
选用高Tg、高Td的材料,提高耐热性
优化制造工艺,确保填胶、电镀等工艺质量
对于硬件工程师而言,掌握PCB材料的基本特性,有助于在产品设计阶段规避潜在的爆板风险,提高产品可靠性。如果需要更详细的标准和测试方法,可参考IPC TM-650 2.6.2.1(吸水性测试)和IPC TM-650 2.4.24.6(玻璃化转变温度测试)。