【摘要】本文簡(jiǎn)單介紹了PCB耐熱沖擊試驗(yàn)的主要目的及意義，總結(jié)了試驗(yàn)關(guān)鍵控制點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】印制；熱應(yīng)力測(cè)試；鍍通孔

1 前言

隨著電子材料的發(fā)展，電子產(chǎn)品組裝的復(fù)雜化使得PCB在焊接過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)多次的熱沖擊。當(dāng)溫度在高低溫度下循環(huán)時(shí)，PCB交替膨脹和收縮，產(chǎn)生熱應(yīng)力和應(yīng)變，如果PCB內(nèi)部熱膨脹系數(shù)不匹配，則這些應(yīng)力和應(yīng)變將會(huì)加劇，最終產(chǎn)生缺陷。

這其中最顯著的是各種金屬化孔，因?yàn)樗鼈冐灤㏄CB板，與基板材料相鄰，接觸面包括高分子材料、化學(xué)鍍銅和電鍍銅等三層物理性質(zhì)差異較大的復(fù)合體。在熱應(yīng)力沖擊時(shí)，如果金屬化孔電鍍銅層的熱膨脹系數(shù)與板材在Z軸方向上的熱膨脹系數(shù)的不匹配可能會(huì)造成金屬化孔孔壁環(huán)狀開(kāi)裂；如果孔壁基材和內(nèi)層銅連接處的結(jié)合狀況糟糕可能造成孔壁銅與基材分離、孔壁銅與內(nèi)層銅斷裂。存在的缺陷或隱藏的薄弱點(diǎn)，在交變高低溫的過(guò)程中，充分暴露和擴(kuò)大到失去功能作用。因此對(duì)PCB的熱沖擊試驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是檢查PCB的金屬化孔及孔與線的連接可靠性，就是通過(guò)熱沖擊檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)這些缺陷。

2 IPC-TM-650 2.6.8 鍍通孔-熱應(yīng)力沖擊測(cè)試

2.1 樣品的準(zhǔn)備和預(yù)處理

在待測(cè)樣品上截取合適的樣品，使用酒精清洗樣品并吹干。

烘干試樣以避免試樣材料內(nèi)部的濕氣影響試驗(yàn)結(jié)果。試樣應(yīng)放置在帶空氣循環(huán)的溫度為125℃的烘箱中，時(shí)間應(yīng)不少于6小時(shí)或按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。然后將試樣放在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下冷卻至35℃以下，但在任何情況下，恢復(fù)的時(shí)間都不應(yīng)超過(guò)8小時(shí)。

2.2 焊料、助焊劑、焊料槽

焊料  成分符合J-STD-001規(guī)定 。 

助焊劑  2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)活性松香助焊劑成分重量百分比：松香 25±0.5%，二乙胺鹽酸鹽0.39±0.01%，異丙醇74.61±0.5%。

焊料槽  無(wú)鉛可焊性測(cè)試的焊接溫度為288±5℃。打開(kāi)電源，設(shè)置焊接溫度，到達(dá)設(shè)置溫度后，使用數(shù)顯溫度計(jì)測(cè)量錫槽19mm深度的溫度是否在288±5℃范圍內(nèi)。

2.3 測(cè)試程序

使用鉗子將樣品浸入助焊劑，確保樣品表面和孔中都涂上助焊劑，以保證上錫良好。確認(rèn)溫度（使用數(shù)顯溫度計(jì)，探測(cè)的深度為錫面以下19mm±6mm）保持在下面規(guī)定的測(cè)試條件。如沒(méi)有其他規(guī)定，默認(rèn)測(cè)試條件是A。

測(cè)試條件A   288℃±5℃；

測(cè)試條件B   260℃±5℃；

測(cè)試條件C   232℃±5℃。   

使用工具移走熔錫表面的錫渣，將試樣放在熔錫表面10s+1s/-0s。整個(gè)過(guò)程，不可以接觸到樣品接觸熔錫的那面，防止污染。孔內(nèi)錫未凝固前，不要機(jī)械振動(dòng)樣品。用鉗子將測(cè)試樣從無(wú)鉛鈦錫爐中取出，放到一塊絕緣片上，冷卻至室溫。使用異丙醇清潔樣品，去除表面助焊劑。按照IPC-TM-650 2.1.1做切片，并使用金相顯微鏡，在100X~200X下觀察與拍照。

2.4 切片分析

圖1至圖2是經(jīng)熱應(yīng)力測(cè)試后的切片分析檢測(cè)圖。從圖1可以看出，孔銅未出現(xiàn)裂紋、斷裂或與基材分離的現(xiàn)象。從圖2可以看出，銅箔與基材之間出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

圖1. 熱應(yīng)力測(cè)試后鍍通孔切片分析
圖2. 熱應(yīng)力測(cè)試后印制板切片分析

3 小結(jié)

進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)時(shí)有幾點(diǎn)需要注意。首先，熱沖擊測(cè)試取樣需選取整塊板上具有代表性的區(qū)域。樣品在測(cè)試前應(yīng)清洗干凈并烘干內(nèi)部濕氣。測(cè)試前，測(cè)試面不可以被汗液、油污等污染。為了保證樣品干燥，烘干樣品后需在干燥器中冷卻，冷卻至室溫后盡快進(jìn)行熱沖擊測(cè)試。切片磨制過(guò)程中，用力均勻且不能太大，雙盤(pán)研磨拋光機(jī)應(yīng)選擇合適轉(zhuǎn)速。

參考文獻(xiàn)：

IPC-TM-650 2.6.8 鍍通孔-熱應(yīng)力沖擊測(cè)試.

IPC-TM-650 2.1.1微切片制作.

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