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影响再流焊接的爆板现象的因素

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人气:-发表时间:2017-12-26 09:55【

在再流焊接(特别是无铅应用)过程中,发生在HDI积尘多层PCB第二次压合的PP层和次层(L2)铜箔棕华面之间的分离现象,我们将其定义为爆板。影响爆板的因素包括一下几个方面。

(1)有挥发的形成源是产生爆板的必要条件。

①吸湿问题。下面通过水在PCB中的存在形式、水汽扩散的途径和水蒸气压力随温度变化而变化的情况,来揭示水汽的存在是导致PCB爆板的首要原因。PCB中的水分主要存在于树脂分子中,以及PCB内部存在的宏观物理缺陷(如空隙、微裂纹)处。环氧树脂的吸水速度和平衡吸水量,主要由自由体积和极性基团的浓度决定。自由体积越大,初期的吸水速度就越快,而极性基团对水具有亲和性,这也是环氧树脂具有较高吸水量的主要原因。极性基团的含量越大,平衡吸水量也就越大。综上所述,环氧树脂初期的吸水速度是由自由体积决定的,而平衡吸水量则是由极性基团的含量来决定。

一方面,PCB在无铅再流焊接时温度升高,导致自由体积中的水和极性基团形成氢键的水,能够获得足够的能量在树脂内做扩散运动。水向外扩散,并在空隙或微裂纹处聚集,空隙处水的摩尔体积数增加。另一方面,随着焊接温度的升高,使水的饱和蒸气压也同时升高。

②存储和生产过程中湿气的影响。HDI积层多层PCB是属于潮湿敏感部件,PCB中水的存在对其性能有着异常重要的影响。存放环境的湿气会使PP(半固化片)的特性发生明显的变化;在无防护情况下,PP极易受潮。

2PP与铜箔面黏附力差是产生爆炸的充分条件。

现象描述。从切片分析可知,爆板位置均在二次压合PP和铜箔接触面(棕化面)之间,铜在金属状态时是一种非极性物质,因此许多黏合剂对铜箔的黏附力极小。铜箔表面若不经过处理,即使使用性能优良的黏合剂也不能使其具有充分的黏附力和耐热性。

3)再流温度选择不合适是爆板的诱发因素。

温度对爆板的诱发作用。通过对爆板发生模式的充分和必要条件进行分析,可以知道他们都是温度的函数。多层板中可挥发物的数量及其膨胀压力是随再流焊接温度的增高而增大的,而棕化层和PP之间的黏附力则是随温度的升高而减小的。显然产生爆板的充分及必要条件必须要借助温度这一因素来诱发。基于对具体产品特点的综合性分析来优化再流焊接温度曲线,对抑制爆现象的发生是有效果的。

(4)可挥发物逃逸不畅是爆板的助长因素。主要表现在下述几个方面:焊接受热后对积聚在埋孔和层间内的可挥发物(如湿气等)的排放不利;加剧了在再流焊接时板面温度分布不均衡性;不利于消除焊接过程中的热应力,容易形成应力集中,加剧了HDI积层多层PCB内层层间的分离,显然,HDI积层多层板产品的图形设计不合理,助长了无铅制造过程中爆板现象的发生。

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