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　　1.摘要：

　　本文主要對標(biāo)準(zhǔn)IPC-6012關(guān)于PCB印制板熱應(yīng)力測試內(nèi)容進(jìn)行了簡單介紹。

　　2.關(guān)鍵詞：

　　印制線路板，熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)完整性，IPC-6012，IPC-TM 650 2.6.8

　　3.性能等級：

　　IPC-6012根據(jù)客戶和/或最終用途的要求，建立了剛性印制板性能等級的驗(yàn)收準(zhǔn)則。IPC-6012指出，印制板特定特性的缺陷可接受程度可由預(yù)期的最終使用目的決定?；谶@個(gè)因素，在功能可靠性和性能要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了三個(gè)通用級別的分類

　　1級：普通消費(fèi)類電子產(chǎn)品，表面的缺陷不重要，主要的要求是完整的PCB功能；

　　2級：專用的服務(wù)性電子產(chǎn)品，一般用于通信方面(默認(rèn)等級)，要求使用壽命長，但不是很苛刻的，一些表面的缺陷是允許的；

　　3級：高可靠性要求的電子產(chǎn)品，用于軍工、醫(yī)療方面，包括連續(xù)性或性能要求苛刻的設(shè)備和產(chǎn)品，此級適用于高水平保證和服務(wù)良好的產(chǎn)品。

　　4.印制板類型:

　　不帶鍍覆孔的印制板(1型)和帶鍍覆孔的印制板(2-6型)的分類如下：

　　1型—單面印制板

　　2型—雙面印制板

　　3型—不帶盲孔或埋孔的多層印制板

　　4型—帶盲孔及/或埋孔的多層印制板

　　5型—不帶盲孔或埋孔的多層金屬芯印制板

　　6型—帶盲孔及/或埋孔的多層金屬芯印制板

　　5.檢測范圍：

　　標(biāo)準(zhǔn)IPC-6012為(1-6型)結(jié)構(gòu)和/或技術(shù)制成的剛性印制板(來料板材、半成品、成品板)提供鑒定及性能要求。

　　6.方法簡介：

　　印制板熱應(yīng)力測試(thermal stress)是把樣品測試位置浮熔融的錫槽一定的時(shí)間，然后拿出后對其鍍通孔進(jìn)行切片分析，觀察鍍通孔焊接質(zhì)量是否符合方法判定要求。

　　印制板熱應(yīng)力測試是使PCB處在高溫狀態(tài)，此時(shí)PCB的壓層由于材料不一樣而引起的張力不一樣，如果壓合不好，在熱應(yīng)力測試中很容易分層，這是檢測PCB耐熱性及綠油附著效果的一種質(zhì)量可靠性測試。

　　7.測試方法：

　　a.檢測設(shè)備

　　1).干燥爐：可保持121℃～149℃均勻溫度。

　　2).電加熱錫爐：可控制溫度、有足夠大的尺寸盛0.9kg的Sn60/Pb40或Sn63/Pb37焊料。

　　3).溫度計(jì)：可以測量錫槽溫度的設(shè)備。

　　4).顯微鏡：放大100-200倍的顯微鏡。

　　5).助焊劑：助焊劑符合J-STD-004型號ROL1或客戶和供應(yīng)商協(xié)商后的同意的助焊劑。

　　6).焊料：焊料成分符合J-STD-001規(guī)定。

　　7).輔助材料：清洗樣品的清洗材料乙醇或丙酮、秒表、鉗子、手套、口罩。

　　b.操作步驟

　　測試模塊或成品板應(yīng)按照IPC-TM-650中方法2.6.8的規(guī)定進(jìn)行熱應(yīng)力試驗(yàn)。

　　1).在待試驗(yàn)印制板上選取合適的樣板。

　　2).將待測樣板放入烤箱烘烤不少于6小時(shí)，烘烤溫度121℃-149℃；冷卻至室溫。

　　3).用溫度計(jì)測量焊料是否達(dá)到設(shè)定溫度，確認(rèn)錫爐焊料溫度達(dá)到測試溫度：

　　Test A(默認(rèn))：288℃±5℃

　　Test B: 260℃±5℃

　　Test C: 232℃±5℃

　　4).試樣浸入助焊劑后，將試樣浸入錫池中10s+1s,0s后取出。

　　5).去除試樣表面的助焊劑，冷卻至室溫待目檢、切片檢驗(yàn)。

　　c.熱應(yīng)力后的結(jié)構(gòu)完整性(IPC-6012中3.6節(jié))：

　　印制板經(jīng)熱應(yīng)力后，結(jié)構(gòu)完整性應(yīng)符合3.6.2節(jié)規(guī)定的測定附連測試模塊的評定要求。應(yīng)采用顯微剖切技術(shù)評定2-6型板的試樣的結(jié)構(gòu)完整性。顯微剖切應(yīng)按IPC-TM-650，方法2.1.1或2.1.1.2中對附連測試模塊或成品板進(jìn)行制作。應(yīng)檢驗(yàn)最少三個(gè)孔或?qū)椎钠是忻?。孔的每一?cè)都應(yīng)獨(dú)立檢驗(yàn)。不適用于2型板(雙面板)的特性(如內(nèi)層分離，內(nèi)層異物，和內(nèi)層銅箔裂紋)不用評定。埋孔和盲孔應(yīng)符合鍍覆孔的要求。

　　所有性能和要求的評定都應(yīng)在受過熱應(yīng)力的試樣上進(jìn)行，并且應(yīng)滿足所有要求；然而，按供應(yīng)方的選擇，不受熱應(yīng)力影響的下述特性或狀態(tài)可以用未做熱應(yīng)力試驗(yàn)的附連測試板評定。

　　不受熱應(yīng)力影響的性能有：銅層空洞、鍍銅起皺/夾雜物、毛刺和結(jié)瘤、玻璃纖維突出、燈芯、最終表面鍍涂層空洞、回蝕、反回蝕、鍍層/涂層厚度、內(nèi)層和表面銅層或金屬箔厚度。以下為結(jié)構(gòu)完整性檢測項(xiàng)目說明及評判標(biāo)準(zhǔn)：

　　1).樹脂收縮

　　銅孔壁原封不動(dòng)，部份樹脂向后出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，稱為“樹脂收縮”。多呈半圓形后退。

　　樹脂收縮出現(xiàn)的位置：孔壁鍍銅直立面上；區(qū)別于內(nèi)層銅環(huán)面上上的壓合空洞；再就是在Zone B無樹脂收縮概念而改稱壓合空洞。

　　接收標(biāo)準(zhǔn)：

　　IPC-6012中對1、2、3級：除非有特別的文件要求，否則熱應(yīng)力測試后是允許出現(xiàn)的。

　　2).壓合空洞

　　壓合時(shí)，氣泡未來得及趕出板外之前，樹脂已經(jīng)硬化，致使氣泡殘留在板中而形成空洞。

　　IPC-6012附圖1，指出Zone A處的壓合空洞無需檢驗(yàn)。

　　接收標(biāo)準(zhǔn)：

　　IPC-6012：2、3級：B區(qū)空洞≤80μm，且不影響最小的介質(zhì)厚度；1級：B區(qū)空洞≤150μm，且不影響最小的介質(zhì)厚度。

　　3).負(fù)回蝕

　　所謂的"負(fù)回蝕"是：將各內(nèi)層孔環(huán)故意向外圍退擴(kuò)大少許，比上下兩側(cè)的基材要低陷一些，孔壁銅層與孔環(huán)在上下夾持中緊密結(jié)合，會比全平面式的結(jié)合要牢固一些。(參見IPC-A-600)。

　　IPC-6012對Class 1＆2印制板要求不可超過25μm,對Class 3的板子要求不可超過13μm，但都認(rèn)為是通孔品質(zhì)上的缺點(diǎn)。

　　4).去玷污

　　IPC-6012在3.6.2.7節(jié)中對此制程也有規(guī)定，那就是：對除膠渣所造成的回蝕深度的不可超過25μm，但由于孔壁個(gè)別地方撕裂或鉆頭挖傷造成小面積深度超過25μm則不應(yīng)作為去玷污來評定。1、2型印制板不要求去玷污。

　　5).連接盤起翹

　　IPC-6012在3.6.2.10節(jié)中提到如成品印制板滿足3.3.4節(jié)的目檢要求，則允許。

　　接收標(biāo)準(zhǔn)：對于1、2、3級：熱應(yīng)力后可以接收，測試前不可以接收。

　　6).后分離和孔壁分離

　　熱應(yīng)力測試時(shí)，條件：288℃，10秒鐘，一次，大量液錫涌入孔腔而焊在鍍銅孔壁上，多余的熱量對通孔附近的基材結(jié)構(gòu)造成較大的膨脹，產(chǎn)生的熱應(yīng)力,使得通孔在結(jié)構(gòu)方面產(chǎn)生以下的幾種不同缺點(diǎn):

　　(1)使孔壁與孔環(huán)之"互連"被拉開。

　　(2)其他無內(nèi)環(huán)處的銅壁自基材上全部或大部份自基材上被拉開。

　　按IPC-6012的規(guī)定，通孔熱應(yīng)力漂錫后待檢查的項(xiàng)目"后分離"歸屬于3.6.2.1節(jié)"鍍層完整性"，其中規(guī)定"各內(nèi)層環(huán)與孔壁的互連處不可分離"，且在表3-9中對Class2板類之鍍層也規(guī)定"不可分離"。

　　7).燈芯

　　"燈芯效應(yīng)"是指在鍍通孔切片的孔壁上，玻璃束斷面的單絲之間有化學(xué)銅滲鍍其中，出現(xiàn)了有如掃把般的現(xiàn)象，故稱為燈芯。

　　IPC-6012中表3-9對"燈芯"規(guī)定如下：3級≤80μm；2級≤100μm；1級≤125μm

　　8).銅壁折疊與夾雜物

　　IPC-6012“結(jié)構(gòu)完整性"中，提到銅壁折疊與夾雜物，并在圖3-8做了詳細(xì)規(guī)定。

　　9).鍍層空洞

　　1級：應(yīng)滿足表3-9中有關(guān)鍍層空洞的要求。

　　2級、3級：每個(gè)試樣的空洞應(yīng)不超過一個(gè)，并且必須符合以下判據(jù)：

　　A：每個(gè)試樣的鍍層空洞不能超過一個(gè)。

　　B：鍍層空洞的尺寸不應(yīng)該超過印制板總厚度的5%。

　　C：內(nèi)層導(dǎo)電層與電鍍孔壁的界面處不應(yīng)有空洞。

　　D：不允許有大于90°環(huán)狀空洞。

　　8.參考標(biāo)準(zhǔn)

　　IPC -6011印制板通用性能規(guī)范

　　IPC-6012剛性印制板的鑒定及性能規(guī)范

　　IPC-A-600印制板的可接受性

　　IPC-TM 650 2.6.8熱應(yīng)力沖擊,鍍通孔