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  • 高精密度(HDI)电路板的耐热性介绍
     
    发布时间:2010-7-27

        HDI板的耐热性能是HDI可靠性能中重要的一个项目,HDI板的板厚变得越来越薄,对其耐热性能的要求也越来越高。无铅化进程的推进,也提高了HDI板耐热性能的要求,而且由于HDI板在层结构等方面不同于普通多层通孔PCB板,因此HDI板的耐热性能与普通多层通孔PCB板相比有所不同,一阶HDI板典型结构如图1所示。HDI板的耐热性能缺陷主要是爆板和分层。到目前为止,根据多种材料以及多款HDI板的耐热性能测试的经验,发现HDI板发生爆板机率最大的区域是密集埋孔的上方以及大铜面的下方区域。图2为一款典型的一阶HDI产品发生爆板的情况。

     

    HDI板的耐热性

     

        耐热性是指PCB抵抗在焊接过程中产生的热机械应力的能力, PCB在耐热性能测试中发生分层的机制一般包括以下几种:


    1) 测试样品内部不同材料在温度变化时,膨胀和收缩性能不同而在样品内部产生内部热机械应力,从而导致裂缝和分层的产生。

     

    2) 测试样品内部的微小缺陷(包括空洞,微裂纹等),是热机械应力集中所在,起到应力的放大器的作用。在样品内部应力的作用下,更加容易导致裂缝或分层的产生。

     

    3) 测试样品中挥发性物质(包括有机挥发成分和水),在高温和剧烈温度变化时,急剧膨胀产生巨大的内部蒸汽压力,当膨胀的蒸汽压力到达测试样品内部的微小缺陷(包括空洞,微裂纹等)时,微小缺陷对应的放大器作用就会导致分层。

     

        HDI板容易在密集埋孔的上方发生分层,这是由于HDI板在埋孔分布区域特殊的结构所导致的。有无埋孔区域的应力分析如下表1。无埋孔区域(结构1)在耐热性能测试受热膨胀时,在同一平面上各个位置的Z方向的膨胀量都是均匀的,因此不会存在由于结构的差异造成的应力集中区域。当区域中设计有埋孔且埋孔钻在基材面上(结构2)时,在埋孔与埋孔之间的A-A截面上,由于基材没有收到埋孔在Z方向的约束,因而膨胀量较大,而在埋孔和焊盘所在的B-B截面上,由于基材受到埋孔在Z方向的约束,因而膨胀量较小,这三处膨胀量的差异,在埋孔焊盘与HDI介质和塞孔树脂交界处和附近区域造成应力集中,从而比较容易形成裂缝和分层。

     

        HDI板容易在外层大铜面的下方发生分层,这是由于在贴装和焊接时,PCB受热,挥发性物质(包括有机挥发成分和水)急剧膨胀,外层大铜面阻挡了挥发性物质(包括有机挥发成分和水)的及时逸出,因此产生巨大的内部蒸汽压力,当膨胀的蒸汽压力到达测试样品内部的微小缺陷(包括空洞,微裂纹等)时,微小缺陷对应的放大器作用就会导致分层。

     

    HDI板的耐热性

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