强热爆板与承垫坑裂论述.pdfVIP

强热爆板与承垫坑裂的不同 2008-11-18 15:20:39 资料来源:PCBcity 作者: 白蓉生 一、无铅强热与爆板 无铅化以来一般人的口头禅，总是说无铅焊料的熔点较高，因而会造成板材与零组件较多的伤 害，这种似是而非的欧巴桑式说法其实只对了一半。由于无铅焊料（例如 SAC 305 式锡膏）的焊锡 性较差，再加上表面张力又较大（亦即内聚力较大，约比 63/37 者大了 20％），故其向外向上扩张 的焊锡性已无法与 63/37 者同日而语。为了使无铅焊接的质量与可靠度较好起见，不得不延长其与 基地金属（PCB 板面为电镀铜与化学镍）的反应时间，于是不但迫使操作温度上升，且所必须形成 IMC（Cu6Sn5 与 NiSn4）的反应时间亦须延长。换句话说应该是所??热量（Thermal Mass）早已超 过有铅焊接甚多才是正确的叙述。 图 1 此图为有铅回焊与无铅回焊两者 Profile 的比较。绿色线涵盖面积（热量）较大者，即为现行 SAC305 的曲型曲线。所辖面积（热量）较小则为先前之有铅回焊。在避免过度高温强热所造成爆板的前题下， 无铅回焊 Profile 之峰温不宜超过 250℃。为了维持热量相同而又不伤及 PCB 与零组件起见，可将较低 峰温的时间予以延长，也就是延长其平顶式峰温（240-245℃）至 10-25 秒（视板面大小而定）。此种选 择较低温的安全的热量，以躲开冲高峰温的危险热量才是智者所应为。此种避险术对无铅焊接而言将至 为重要。 事实上从上图 1 所显示的回焊曲线 Profile 可知，无铅 SMT 焊接处于熔点（SAC305 者约为 217℃） 以上的历经时间约在 50 秒（小板与简单零件）到 90 秒（大板与复杂零件）之谱，此等温度与热量 当然已超过了各种板材的 Tg 甚多。就已经置身于此种酷热环境中的组装板而言，早已变成刚性不 足软弱有加的 α2 橡胶态了（Elastic Stage），当然对任何 Z 方向的外来拉扯力量也就毫无招架之功矣。 图 2. 此图为 Dow Chemical 魏天伦先生在 2006.3.CPCA 论坛中所发表者，主旨在说明 α2的Z-CTE太大 才是爆板的主因。三条 TMA 所绘曲线左端斜率较小者为 α1 玻璃态，右端斜率变大者则已进入 α2之橡胶 态。注意 Tg150 的蓝线与 Tg170 的红线，两者在有铅回焊的 220℃时 Z-CTE 相同，所面临的危险度也彼 此相似。但在无铅回焊时，高 Tg 红线的 Z-CTE 反高于较 Tg 的蓝线，亦即红线爆板的机会已大于蓝线， 故知高 Tg 的板材并不一定就能耐强热。 图 3. 此二图均为必威体育精装版的手机板所呈现，用以代替 PTH 通孔的 ELIC 堆叠盲孔，左图共 7 个盲孔之精度堆 叠，而使得 8 层铜面完成互连。右图说明其细部做法是先从双面板开始，也就是先在其单面铜箔上蚀刻 出铜窗（Window），再用雷射烧出盲孔并经电镀铜填平盲孔。然后再利用胶片进行双面压合，并继续烧出 盲孔与镀铜完成多次增层，如此重复流程完成增层式手机板。不过，此种