PCB爆板的原因 玻璃轉換溫度的概念

電子設計是一個系統(tǒng)性的工作，總會遇到一些超過自己認知范圍的問題，這就需要不停的學習。這篇文章就給大家分享一些關于PCB爆板的原因，以及其中涉及到的玻璃轉換溫度的概念。

前段時間有一個朋友遇到了一個問題，說是公司做了一批產(chǎn)品出現(xiàn)了爆板的現(xiàn)象。由于產(chǎn)品的有一些保密性，沒有發(fā)圖片給我看，所以我就給他出了一個主意：找PCB供應商幫忙找找問題點，畢竟PCB板廠有一堆的專家在研究這些問題。我認為對于爆板的問題無非就是板材的問題或者加工的問題。后來有點時間就想進一步的了解下爆板的原因，歸納起來有以下一些情況：

1、吸水導致的爆板；如果是吸水導致的爆板，可用烘烤方式去除水份, 防止爆板。這也是為什么在SMT之前，都會先烘烤板子然后再到下一道工序中。據(jù)了解在一般條件下，48小時就可吸收約70%水分。

2、板材裂化導致的爆板；發(fā)生于單一層樹脂內，宜提高板材Tg及Td。

3、內層埋孔填膠不良導致爆板；膠量在局部區(qū)域明顯不足，造成玻纖直接壓在銅面上，容易爆板。

4、盲孔電鍍薄導致爆板，回流焊后容易孔破及爆板。

5、減銅不良造成見底材時也容易形成爆板。6、板邊膠量不足，壓合后處理時也會造成板邊爆板。

其實對于一個硬件工程師而言，對于這些原因知道的并不多。只是了解一些常見的原因。對于以上的這些原因我主要關注到了兩個點，一個是吸水性，一個是玻璃轉換溫度（Tg值）。這兩個參數(shù)都與PCB材料有關系，在材料的datasheet中也都會有說明，如下兩張圖高亮處所示：

如果需要進一步的了解吸水性和玻璃轉換溫度，可以參考IPC TM-650 2.6.2.1和2.4.24.6。

這里和大家在分析下為什么吸水性和TG值會影響到爆板？總所周知，樹脂是有定的吸水性的，吸水之后，就會導致TG值降低；本身樹脂也會含有水分。當溫度較高時，水還是水，但是當溫度高于100度時，水就可能會變成水蒸氣，水蒸氣又變成了非常好的可塑劑，加速了板材Z方向瞬間腫脹而快速開裂，這就導致了所謂的爆板。（具體過程可能會比較復雜，我這只是簡單的描述和介紹）。

下面和大家科普下玻璃轉換溫度：

對于工程師只要了解一點材料的應該都知道玻璃轉換溫度這個概念。玻璃轉換溫度（Glass Transition Temperature，TG）是環(huán)氧樹脂材料最重要的特性之一，所以TG值也就成為了PCB的玻璃纖維布的品質指標之一。TG值一般泛指在塑料微觀中高分子鏈開始具有大鏈節(jié)運動時的溫度，不過相較于熱翹曲溫度似乎就感覺沒有那么重要了。

若應用溫度低于玻璃轉換溫度(TG)時，分子鏈節(jié)的運動大部分會被凍結，呈現(xiàn)出較多的晶格狀排列，塑料則會呈現(xiàn)出剛性具硬脆特性之玻璃態(tài)。沒錯就類似玻璃的特性，堅硬但容易脆裂。

若應用溫度高于玻璃轉換溫度(TG)時，分子鏈節(jié)則會有更多的自由度可以運動，塑膠件則會呈現(xiàn)出柔軟可繞曲的橡膠態(tài)。因此玻璃轉換溫度(TG)一般為塑料發(fā)生在玻璃態(tài)-橡膠態(tài)相轉移時之溫度。所以TG值與塑膠產(chǎn)品的設計及運用之溫度范圍有非常大的關系。一般而言固體塑膠件的應用溫度范圍通常會取在玻璃轉換溫度(TG)以下，若對塑料繞曲柔軟性有需求者，如橡膠，則應用溫度會選取在玻璃轉化溫度以上，但在熱變形溫度以下。

要注意的是"玻璃轉換"過程基本上是一段溫度區(qū)域而非特定的單一溫度，相對的熱翹曲溫度則會指向固定溫度，不過一般我們在定義"玻璃轉換溫度（TG）"時通常會取其在整個玻璃轉換溫度區(qū)域的中點。下圖就是樹脂形變的類似曲線。