HDI電路板的耐熱性介紹
HDI板的耐熱性能是HDI可靠性能中重要的一個項(xiàng)目,HDI板的板厚變得越來越薄,對其耐熱性能的要求也越來越高。無鉛化進(jìn)程的推進(jìn),也提高了HDI板耐熱性能的要求,而且由于HDI板在層結(jié)構(gòu)等方面不同于普通多層通孔PCB板,因此HDI板的耐熱性能與普通多層通孔PCB板相比有所不同,一階HDI板典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。HDI板的耐熱性能缺陷主要是爆板和分層。到目前為止,根據(jù)多種材料以及多款HDI板的耐熱性能測試的經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)HDI板發(fā)生爆板機(jī)率最大的區(qū)域是密集埋孔的上方以及大銅面的下方區(qū)域。圖2為一款典型的一階HDI產(chǎn)品發(fā)生爆板的情況。
耐熱性是指PCB抵抗在焊接過程中產(chǎn)生的熱機(jī)械應(yīng)力的能力, PCB在耐熱性能測試中發(fā)生分層的機(jī)制一般包括以下幾種:
1) 測試樣品內(nèi)部不同材料在溫度變化時,膨脹和收縮性能不同而在樣品內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)部熱機(jī)械應(yīng)力,從而導(dǎo)致裂縫和分層的產(chǎn)生。
2) 測試樣品內(nèi)部的微小缺陷(包括空洞,微裂紋等),是熱機(jī)械應(yīng)力集中所在,起到應(yīng)力的放大器的作用。在樣品內(nèi)部應(yīng)力的作用下,更加容易導(dǎo)致裂縫或分層的產(chǎn)生。
3) 測試樣品中揮發(fā)性物質(zhì)(包括有機(jī)揮發(fā)成分和水),在高溫和劇烈溫度變化時,急劇膨脹產(chǎn)生巨大的內(nèi)部蒸汽壓力,當(dāng)膨脹的蒸汽壓力到達(dá)測試樣品內(nèi)部的微小缺陷(包括空洞,微裂紋等)時,微小缺陷對應(yīng)的放大器作用就會導(dǎo)致分層。
HDI板容易在密集埋孔的上方發(fā)生分層,這是由于HDI板在埋孔分布區(qū)域特殊的結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的。有無埋孔區(qū)域的應(yīng)力分析如下表1。無埋孔區(qū)域(結(jié)構(gòu)1)在耐熱性能測試受熱膨脹時,在同一平面上各個位置的Z方向的膨脹量都是均勻的,因此不會存在由于結(jié)構(gòu)的差異造成的應(yīng)力集中區(qū)域。當(dāng)區(qū)域中設(shè)計(jì)有埋孔且埋孔鉆在基材面上(結(jié)構(gòu)2)時,在埋孔與埋孔之間的A-A截面上,由于基材沒有收到埋孔在Z方向的約束,因而膨脹量較大,而在埋孔和焊盤所在的B-B截面上,由于基材受到埋孔在Z方向的約束,因而膨脹量較小,這三處膨脹量的差異,在埋孔焊盤與HDI介質(zhì)和塞孔樹脂交界處和附近區(qū)域造成應(yīng)力集中,從而比較容易形成裂縫和分層。
HDI板容易在外層大銅面的下方發(fā)生分層,這是由于在貼裝和焊接時,PCB受熱,揮發(fā)性物質(zhì)(包括有機(jī)揮發(fā)成分和水)急劇膨脹,外層大銅面阻擋了揮發(fā)性物質(zhì)(包括有機(jī)揮發(fā)成分和水)的及時逸出,因此產(chǎn)生巨大的內(nèi)部蒸汽壓力,當(dāng)膨脹的蒸汽壓力到達(dá)測試樣品內(nèi)部的微小缺陷(包括空洞,微裂紋等)時,微小缺陷對應(yīng)的放大器作用就會導(dǎo)致分層。
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