PCB的耐熱性評(píng)估
發(fā)布時(shí)間:2012/10/3 22:14:57 訪問次數(shù):2449
由于無鉛DA1196 焊接溫度也比有鉛焊料焊接溫度高40℃,達(dá)到240℃~250℃。高的焊接溫度對(duì)PCB的基材和焊盤膠合的牢固度是嚴(yán)峻的考驗(yàn),所以基材必須在焊接的溫度下不起泡、不分層和不變形,要有較高的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性,通常這些要求通過下列技求參數(shù)進(jìn)行量化評(píng)估。
(1)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)
除了陶瓷基板外,幾乎所有的層壓板都含有聚合物。聚合物是由有機(jī)材料合成而來的,它的特點(diǎn)是在一定溫度條件下,基材形態(tài)會(huì)發(fā)生變化,在這個(gè)溫度之下基材是硬而脆的,即類似玻璃的形態(tài),通常被稱為玻璃態(tài);若在這個(gè)溫度之上,材料會(huì)變軟,呈橡膠樣形態(tài),人們又稱為橡膠態(tài)或皮革態(tài),此時(shí)它的機(jī)械強(qiáng)度明顯變低,因此人們把這種決定材料性能的臨界溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Glass Transtion Temperture)。顯然,作為結(jié)構(gòu)材料來說,人們都希望它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高越好,玻璃化轉(zhuǎn)變濕度是聚合物特有的性能,它是選擇基板的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),其道理何在呢?這是因?yàn)樵赟MT焊接過程中,焊接溫度通常在220℃左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PCB基板的Tg,故PCB受高溫后會(huì)出現(xiàn)明顯的熱變形,而片式元器件卻是直接焊在SMB表面的,當(dāng)焊接溫度降低后,焊點(diǎn)通常在180℃就首先冷卻,而此時(shí)SMB溫度仍
高于Tg,PCB仍處于熱變形狀態(tài),直至PCB完全冷卻時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力,該應(yīng)力作用在元器件引腳上,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使元器件損壞,如圖3.5歷示。
為什么當(dāng)電路基板處于基板聚合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度時(shí),其膨脹量會(huì)大于在Tg溫度以下同樣溫升的膨脹量呢?由試驗(yàn)測得在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下,基板材料的熱膨脹量和溫度近似成線性關(guān)系,即基板材料的CTE近似常數(shù),而一旦溫度超過材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度,基板材料的熱膨脹量則將隨溫度成指數(shù)關(guān)系,即隨溫度升高,CTE按指數(shù)增大。
現(xiàn)選用兩種常用的基板材料,環(huán)氧玻璃纖維板FR-4和聚酰亞胺玻璃纖維板定量地說明上述現(xiàn)象,圖3.6給出的曲線是通過試驗(yàn)繪制的。
由于無鉛DA1196 焊接溫度也比有鉛焊料焊接溫度高40℃,達(dá)到240℃~250℃。高的焊接溫度對(duì)PCB的基材和焊盤膠合的牢固度是嚴(yán)峻的考驗(yàn),所以基材必須在焊接的溫度下不起泡、不分層和不變形,要有較高的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性,通常這些要求通過下列技求參數(shù)進(jìn)行量化評(píng)估。
(1)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)
除了陶瓷基板外,幾乎所有的層壓板都含有聚合物。聚合物是由有機(jī)材料合成而來的,它的特點(diǎn)是在一定溫度條件下,基材形態(tài)會(huì)發(fā)生變化,在這個(gè)溫度之下基材是硬而脆的,即類似玻璃的形態(tài),通常被稱為玻璃態(tài);若在這個(gè)溫度之上,材料會(huì)變軟,呈橡膠樣形態(tài),人們又稱為橡膠態(tài)或皮革態(tài),此時(shí)它的機(jī)械強(qiáng)度明顯變低,因此人們把這種決定材料性能的臨界溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Glass Transtion Temperture)。顯然,作為結(jié)構(gòu)材料來說,人們都希望它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高越好,玻璃化轉(zhuǎn)變濕度是聚合物特有的性能,它是選擇基板的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),其道理何在呢?這是因?yàn)樵赟MT焊接過程中,焊接溫度通常在220℃左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PCB基板的Tg,故PCB受高溫后會(huì)出現(xiàn)明顯的熱變形,而片式元器件卻是直接焊在SMB表面的,當(dāng)焊接溫度降低后,焊點(diǎn)通常在180℃就首先冷卻,而此時(shí)SMB溫度仍
高于Tg,PCB仍處于熱變形狀態(tài),直至PCB完全冷卻時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力,該應(yīng)力作用在元器件引腳上,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使元器件損壞,如圖3.5歷示。
為什么當(dāng)電路基板處于基板聚合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度時(shí),其膨脹量會(huì)大于在Tg溫度以下同樣溫升的膨脹量呢?由試驗(yàn)測得在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下,基板材料的熱膨脹量和溫度近似成線性關(guān)系,即基板材料的CTE近似常數(shù),而一旦溫度超過材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度,基板材料的熱膨脹量則將隨溫度成指數(shù)關(guān)系,即隨溫度升高,CTE按指數(shù)增大。
現(xiàn)選用兩種常用的基板材料,環(huán)氧玻璃纖維板FR-4和聚酰亞胺玻璃纖維板定量地說明上述現(xiàn)象,圖3.6給出的曲線是通過試驗(yàn)繪制的。
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