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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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