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1.1 爆板的ding义 

⑴ ding义：在再流焊jie(特bie是wu铅应用)过程zhong，fa生在HDI积ceng多cengpcb二次压合的PPceng和次ceng（L2）tong箔棕化mian之间的分li现象，我们将其ding义为爆板。

1.2 影响爆板的yin素 

⑴ 有挥fa物的形成源是chan生爆板的必要条件 

① 吸湿问ti 

下mian通过水在pcbzhong的cun在形式，水汽扩san的tu径和水zheng汽压li隨温度的变化情kuang，来揭shi水汽的cun在是daozhipcb爆板的shou要原yin。 

pcbzhong的水分主要cun在yu树zhi分zizhong，以及pcb内部cun在的宏guan物理缺陷(如空隙、微裂纹)chu。环氧树zhi的吸水速率和平衡吸水量，主要由自由ti积和极性基团的浓度jueding。自由ti积yue大，初期的吸水速聅hi蛓ue快，而极性基团对水具有qin和性，zhe也是环氧树zhi具有絰i呶康闹饕瓂in。极性基团的含量yue大，平衡吸水量也就yue大。综shang所述，环氧树zhi初期的吸水速率是由自由ti积jueding的，而平衡吸水量则是由极性基团的含量来jueding。

一方mian，pcb在wu铅再流焊jie时温度升高，daozhi自由ti积zhong的水和极性基团形成氢键的水，能够获得足够的能量在树zhi内做扩san运动。水向外扩san，并在空隙huo微裂纹chu聚集，空隙chu水的摩尔ti积分数增紋in?nbsp;

另一方mian，随着焊jie温度的升高，使水的饱和zheng汽压也tong时升高，如表1.1所shi。

表1.1 水zheng汽的zheng汽压

由表6.1可见，在224℃时水zheng汽的饱和zheng汽压为2500kPa；在250℃时水zheng汽的饱和zheng汽压为4000kPa；而当焊jie温度升到260℃时，水zheng汽的饱和zheng汽压甚至达到5000kPa。当材料ceng间的粘合强度低yu水汽chan生的饱和zheng汽压时，材料即fa生爆板现象。yin此，焊jie前的吸潮是pcbfa生分ceng、爆板的主要原yin之一。

② cun贮和生chan过程zhong湿汽的影响 HDI积ceng多cengpcb是属yu潮湿敏感部件，pcbzhong水的cun在对其性能有着异常重要的影响。例如： 

(a)cun放环境的湿汽hui使PP(半固化片)的特性fa生明显的变化； 

(b)在wu防hu情kuang下，PP极易吸潮，图1.3shi出了PP在xiang对湿度为30%、50%、90%条件下cun放时的吸湿情kuang； 

图1.3 PP的cun贮时间与吸湿率的关系显ran，静态放zhi下随着时间的推移，pcb含水量huizhu渐增多。真空包装的吸水率比wu真空包装的吸水率，随着暂cun时间的增加其吸水率的差异，如表1.2所shi。 

表1.2真空包装与wu真空包装吸水率的比jiao

c) 湿汽主要是入侵树zhiti系zhong各种不tong物謘hou涞慕鏼ian，cun在着水秠ue鏼ian的冲击。 

③ 吸潮的危害 

(a) 使PP的挥fa物含量增紋in?nbsp;

(b) 水分在PP树zhizhongcun在，减弱了树zhi分zi间的交联，造成板的ceng间结合li下降，板的耐re冲击能li削弱。多ceng板在re油huo焊料yu、re风整平zhong易fa生白斑、鼓泡、ceng间分lideng现象。

⑵ PP与tong箔mian粘附li差是chan生爆板的chong分条件 ① 现象描述 从切片分析可知，爆板weizhi均在二次压合pp和銅箔jie触mian(棕化mian)之间，压合dieceng结gou如图1.4所shi。 

图1.4 HDI积ceng多ceng板wu铅再流zhong爆板常fawei

tong在金属状态时是一种fei极性物质，yin此许多粘合剂对tong箔的粘附li极小。tong箔表mian若不经过chu理，即使使用性能优良的粘结剂也不能使其具有chong穤hi恼掣絣i和耐re衴uⅫ/p>

zao期对tong箔表mian进行棕化chu理方fa是：通过化学chu理使tong箔表mian形成红褐色的氧化亚tong(Cu2O)。它与树zhiceng压基材板粘结时，suiran常温时粘附li增加了，dan在200℃附近huichan生boli。zhe是由yuCu2O对re不稳ding，经过加re与tong箔之间chan生boli。 

60年代ri本东芝公si的研究者们fa现，用特殊的化学rong液chu理后，在tong箔表mian形成的hei色tian鹅绒状薄膜(CuO)，结晶jiaoximi，且能lao固地粘附在tong箔表mianshang，re稳性也很hao，zhe就是后来普bian使用的hei化工艺。 

90年代zhong期，欧、美deng使用一謟hong滦投郼eng板内cengdao电图衱eiа趸男滦妥鼗ひ眨〈车膆ei化工艺，已在ye界普bian使用。

② 棕化增强粘附li作用机理

新型棕化工艺，其化学反应机理是：

2Cu + H2SO4 + H2O2 + nR1 + nR2 → CuSO4 + 2H2O + Cu(R1 + R2) 图1.5基板銅箔棕化后SEM图(×3000)

在棕化槽内，由yuH2O2的微蚀作用，使基titong表mian形成凹凸不平的微guan结gou，故能得到xiang当yu6～7倍未chu理过的平滑tong表mian的粘合mian积。tong时在基titongshang沉积一ceng薄薄的与基titong表mian通过化学键结合的有机金属膜，基板tongmian棕化的SEM蚸i缤?.5所shi。且粘合剂进入凹凸部后，也增加了机械啮合效果。

图1.5基板銅箔棕化后SEM图(×3000)

③ 影响棕化效果的yin素

棕化质量和效果，chujueyu其工艺过程参数kong制的精xi化，例如：

(a) 选zepei穓iao冉囊┧?nbsp;

表1.3shi出了使用Atotech棕化药水和Rockwood药水，对Htg材料再流次数測試(再流时间10sec)的对比数据。 

表1.3耐再流焊jie试验

使用Atotech 药水棕化cengcu糙度大，棕化ceng結合li可以耐shou12次wu铅再流温度不爆板。

(b) 加强生chan过程zhong槽液成穤hi募鄈ong。 (c) 棕化(huohei色氧化tong)膜厚度： 棕化 (huohei色氧化tong) 膜与PP的粘结强度、耐酸碱衴u⒛偷缭渭澳透呶耫eng性能与其膜的结gou和厚度有关。dan也并fei愈厚粘结强度愈高。 (d) 棕化cengshou污ran及工艺错wu： 在一ge爆板质量案例zhong，bo开fa生爆板的部wei，fa现棕化ceng有shou污ranji象，树zhi与shou污ran的棕化ceng完全分li，如图1.6zhong红圈所shi。

图1.6棕化mian被污ran

daozhi污ran部穤hi淖鼗痗eng与pp片在ceng压后未能有效粘合，pcb板在后续smt装peizhongfa生起泡。 经过调查，高Tg材料wu用普通材料的程序进行压板，固化，也是造成外cengtong箔与pp片结合li不良的原yin之一。

⑶ 再流温度选ze不合适是爆板的诱fayin素 ① 温度对爆板的诱fa作用 通过对爆板fa生模式的chong分和必要条件的分析，可以知道它们都是温度的函数。多ceng板zhong可挥fa物的数量及其peng胀压是随再流焊jie温度的增高而增大的，而棕化ceng和PP之间的粘附li则是随温度的升高而减小的。显ran潜伏爆板的chong分及必要条件必需要借助温秗i庖粂in素来诱fa。基yu对具ti特点的综合性分析来优化再流焊jie温度曲线，对yi制爆板现象的fa生是有效果的。 ② 如何gen据特点优化再流焊jie温度 (a) 胠ao⒌鐉ifeng装zhuanjiaC.G. Woychikzhi出：“使用通常的SnPb合金，在再流焊jie时元器件和pcb板所能chengshou的高温度为240℃。而当使用SnAgCu(wu铅)合金时，JEDEC规ding高温度为260℃。温度提高了，就可能危及电zifeng装组装的完整衴uＬ?/p>

bie是对许多dieceng结gou材料襷i垢鱟eng间fa生脱ceng，尤其是那些含有jiao多潮qi的新材料。内部含有潮qi和温度的升高xiang结合，将使所用的大多数常用的dieceng板(HDI积ceng多cengpcb板)fa生大范围的脱ceng” 。 (b) 美电zi组装焊jiezhuanjiaJ.S.Hwang在其zhuan写的“电zi组装制造zhong的焊jie材料和工艺”一书zhong也有zhe样的描述：“考虑礿iao钟衱u铅材料的熔点温度高yuSnPb共晶材料的熔点温度(183℃)，为了将再流焊温度降到低程度，一条合适的再流焊jie温度分布曲线显得特bie重要。他还zhi出：gen据目前生chan条件所限制，如现有的smt生chanqiye和基础设施包括元器件和pcb所具有的温度特性deng，wu铅再流焊jie峰zhi温度应gai保持在235℃。 经过综合分析，在HDI积ceng多cengpcb板的wu铅再流焊jiezhong，当使用SnAgCu焊料合金时，峰zhi温度建议取ding在235℃，高不要超过245℃。蔰ao砻鳎娙〈薱uo施后，对爆板的yi制效果fei常明蟳uⅫ/p>

⑷ 可挥fa物tao逸不chang是爆板的助长yin素

从切片分析kan，爆板weizhi几乎都是fa生在埋孔的shang方覆gai有大mian积tong箔的部wei，如图1.7所shi。 

图1.7爆板的weizhi特征

zhe种设计的可制造性确实有问ti，主要表现在下述几ge方mian： 

⑴ 焊jieshoure后对积聚在埋孔和ceng间内的可挥物(如湿qideng)的排放不利； 

⑵ 加ju了在再流焊jie时板mian温度分布的不均衡性； 

⑶ 不利yu消除焊jie过程zhong的re应li，容易形成应li集zhong，加ju了HDI积ceng多cengpcb内cengceng间的分li。 

显ran，HDI积ceng多ceng板的图形设计不合理，助长了wu铅制程zhong爆板现象的fa生。

1.3 爆板fa生的机理 ⑴ 爆板fa生的机理 gen据shang述对爆板现象特征分析和归纳，我们可以按下述物理模式来研究和分析爆板fa生的物理过程。 ① 在工作环境温度不大高的情kuang下，多ceng板L1-L2之间的粘结情kuang良hao，如图1.8shi。

图1.8正常HDI积ceng多ceng板的切片

② 随着对其加re升温过程的进行，埋孔及内ceng的可挥fa物(包含湿qi)不断排出，如图1.9所shi。 

③ 排出的可挥fa物qiti在埋孔口与PP(粘结片)之间集聚，如图1.10所shi。

图1.9在再流升温过程zhong可挥物shourepeng胀

图1.10可挥fa物在埋孔口和L1之间积聚

④ 随着温度的继续升高，集聚在埋孔口附近的qiti愈积愈多，形成很大的peng胀压，使得L2的棕化mian和PP之间shou到一ge使其分li的peng胀li。如图1.11shi。

图1.11莐an蟮膒eng胀压daozhi爆板的fa生

⑤ 当终形成的peng胀压(f)小yu棕化mian与PP之间的吸附li(F)时(f＜F)，此时仅在内ceng埋孔口留下一ge小qi泡，即形成点状的爆板现象，如图1.12-1.13所shi。

图1.12点状爆板现象

图1.13点状爆板的外guan

⑥ 当终形成的peng胀压(f)大yu棕化mian与PP之间的吸附li(F)时(f＞F)，则沿L2棕化mian与PP之间便fa生分li，出现如图1.14那謟hi飨缘目樽吹钠鹋莘謈eng现象。 

在pcbshoure的tong时，其zhong一部分自由ti积的水可以通过微孔状的pcb基材sanshi出去，从而减少了可能在空隙huo微裂纹chu聚集的水的摩尔ti积分数，有利yupcb的爆板情kuang的改善。dan是如果pcb表mian有大mian积的tong箔图形覆gai，则在pcbshoure时，埋孔shang方的大tong箔mian挡住了shoure后向外逸出的水汽，使微裂蝡u兴难筶i升高，daozhifa生爆板的几率大大增紋inⅫ/p>

图1.14 块状起泡切片

具ti影响pcbshoure爆板的yin素，可归纳如图1.15所shi。 

图1.15影响pcbshoure分ceng、爆板的yin素

1.4 预防爆板的对策 

⑴ gen除爆板fa生的必要条件 

· PPcun储zhong大问ti是防zhi它吸潮，空qizhong的水分容易在PPshang凝聚成为吸附水。为了保持PP原有的性能不变，jiao适宜的cun储条件是：温度(10～20)℃，湿度＜50%RH (hao是在真空zhongcun贮)。 据zi料报dao，在5℃下cun放一ge月huo更长一些时间的粘结片，并不能成功地生chan出高质量的多ceng板，故冷cang也是不可取的。 

· 严gekong制pcb成品的仓库cun放条件，特bie是在阴yutianqi，要适时增加抽湿机的功率来kong制仓库的湿度； 

· 改进对wu铅制硉ao曼a href=http://www.pcbvia.com/ target=_blank class=infotextkey>pcb的包装，采用真空薄膜+铝膜包装，确保保cun时间和干燥度； · 寻找新的耐re性能hao，吸潮率低的材料。

⑵ yi制爆板fa生的chong分条件 · 优化“棕化”工艺质量，增加pcb内部ceng间粘着li； · 选用优謘hou鼗┧?nbsp;· 加强对原材料进货质量的监kong，例如PP材料的树zhi含量(RC%)、树zhi凝胶时间(GT)、树zhi流动度(RF%)、挥fa物含量(VC%)deng关键zhibiao。以保证cun在yu浸渍纤维縵han涞氖鱶hi的均匀性和zhan有率，确保后成形的基板材料具有低吸水衴u⒏黨ao的jie电性能、良hao的ceng间粘合性和chi寸的稳ding衴uⅫ/p>

 ⑶ 攺善大tong箔mian的透qi性 gen据shang述对爆板fa生的weizhi特征和fa生爆板的机理分析。显ran，当pcb表mian有大mian积tong箔ceng设计时，将造成内部水汽wufa释放，故有必要对表mianshang有大tongmian覆gai的区域开窗口来改善爆板现象。

⑷ 优化再流焊jie的峰zhi温度 在确保良hao润湿的条件下，尽适当地降低再流的峰zhi温度。