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在開關電源之SMT貼片加工中導致基材開裂的主因

來源：東莞市成良智能科技發(fā)布時間：2020-04-18 點擊量：993

隨著開關電源產(chǎn)品轉換到無鉛工藝之后，單板在實行設備機械應力測試（如沖擊、振動）時，焊盤下基材開裂形勢明顯增加，直接導致兩類失效：smt貼片BGA焊盤與導線斷裂和單板內兩個存在電位差的導線“建立”起金屬遷移通道。

（1）無鉛焊料硬度變高，在既定的應變水平下，傳遞到開關電源之PCB焊盤界面的應力更大。
（2）開關電源之PCB從熔融焊料固化到室溫的溫差ΔT變大，導致PCB和元器件之間的X/Y平面的CTE更加不匹配，用途在焊點上的應力更大。
（3）高Tg板材（Tg＞150℃）的脆性更大。這三個“更大”，導致基材開裂現(xiàn)象增加。

在其他因素固定的情況下，高TgFR4樹脂比標準TgFR4樹脂材料更容易發(fā)生焊盤剝離失效。因此，在無鉛工藝中如果能夠使用中TgFR4板材更好。

開關電源等產(chǎn)品切換到無鉛后，因為無鉛焊點本身更剛性以及組裝溫度更高的原因，使得BGA焊點機械沖擊測試主要的失效模式由有鉛焊點的焊料開裂變?yōu)闊o鉛焊點的BGA焊盤下PCB次表層樹脂的開裂。

為避免開關電源之PCB在無鉛焊接時分層，要求提高Td提高Td，一般采用將普通FR-4用的極性很強、容易吸水的Dicy（雙氰胺）固化劑換為不容易吸水的PN（酚醛樹脂）固化劑并將含量由Dicy的5%增加到25%Wt的辦法，但同時使得Z向的CTE變大增加。

為了降低Z向的CTE，加入了20%的SiO2。其結果是在提高T的同時使得PCB剛性增加、韌性降低，或者說使得開關電源之PCB變脆。

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