爆板：Popcorn

分层：De-lamination

起泡：Blister

关于爆板

目前PCB厂内使用棕化、黑化进行层压前处理，有时候会发生爆板的现象，通过解决材料的膨胀率、烘干等方法可以解决在PCB制程内不发生，甚至爆板在PCB的焊接组装过程中也不算什么新鲜事，不过自焊接转为“无铅焊接”后，由于无铅焊接的特点，使“爆板”变得更为严重，发生爆板后，通常会在PCB板表面上“泛白”甚至“隆起”的外观，引起投诉索赔，更严重会降低客户对产品的信赖度。

无铅焊接的特点

SAC（Sn-Ag-Cu）合金代替Sn-Pb合金，熔点在215~220℃之间。

日本：               SAC305 （96.5%Sn/3.0%Ag/0.5%Cu）

美国电子制造促进会： SAC3906（95.5%Sn/3.9%Ag/0.6%Cu）

欧盟：               SAC3807（95.5%Sn/3.8%Ag/0.7%Cu）

1、熔点高  比Sn/Pb高34℃

2、沾锡时间长

3、熔化后表面张力大

造成熔锡的扩张性与爬锡润湿性均呈现劣化，需延长焊接时间来弥补。无铅回流焊接时，在峰温的停留时间为10~20s，tal为50~120s，比有铅要高出30~60s。波峰焊的时间约为3~5s，比有铅高出1~2s。

4、焊点接触角大

5、熔铜速度快

铜每增加0.1%wt，则熔点约上升3℃，致使操作温度与熔点之落差变小，焊料流动性不足，同时又使黏度增加，致使可焊性更差。

6、为使无铅焊点的结晶细腻与强度好，冷却时必须快速降温（通常为3℃/s~5℃/s）。

无铅焊接在焊接温度升高的同时，焊接时间也拉长了，使得焊接的板件所需承受的热量和热冲击比有铅的情况下增大了，这是造成爆板的一个原因。

爆板的成因及控制

造成爆板的原因很多，下面主要从板材、PCB制程、焊接过程和受潮吸湿等方面入手加以分析说明并提出相应的措施

1、材料

板材无法承受无铅焊接的热量和热冲击，是产生薄板的根本原因。

板材承受高热量和热冲击的四个参数：

①玻璃化温度Tg：

②热分解时间Td：

在高温中当树脂发生分解失重5%时对应的温度，表示树脂的化学、物理性能发生劣化的温度。当温度接近或达到树脂的热分解温度时，树脂已经有部分发生了裂解，虽然不会超过5%，但可能已达到2%~3%，这时树脂的性能也已经发生了较大的了劣化，承受高温的时间越长，树脂的分解越发严重，使得板材的总体膨胀量增大。

高Tg和高Td的板材，在高温的热循环中，具有更好的抗弯取性和更高的硬挺性，可减少板件在焊接过程中的上下凸凹，对Z向应力更具良好的抑制作用。

③热分层时间（T260、T288、T300）：

在多次焊接中是否发生薄板的性能参数。

④Z轴膨胀率[α1CTE、α2CTE和总膨胀率（50~260℃）]：

α1CTE是树脂在Tg前的Z向膨胀率，α2CTE是树脂在Tg后的Z向膨胀率。温度在超过Tg后Z轴的膨胀率急剧增加，由于无铅焊接的温度已经远远超过板材的Tg值，因此板材的热膨胀量在无铅焊接的高温过程中，主要取决于α2CTE。另外，构成PCB板材的各种材料，如果CTE相差很大，就会为高温下爆板的产生埋下祸根。

IPC对目前的无铅板材基本上规范了3个级别的规格：

2、PCB制程

PCB制程控制不当也会对PCB无铅焊接产生爆板造成影响，严格的制程管理和品质控制通常会在制造过程中或出货前发现问题并解决掉，但也可能有一些隐患会造成下游焊接时出现问题，这些因素主要有无铅热风焊料整平、棕黑化处理和压合处理。

①热风整平（275℃浸锡2s）

热风焊料整平前先进行烘板，减少湿气造成的爆板问题。另外，尽可能避免返工，防止加重板件受到的热冲击，防止焊料对孔环边缘的咬铜过渡。

②棕黑化

内层的棕黑化处理主要是在铜导体表面生成棕色或黑色的氧化层以提高层压后层间的结合力，如果内层的棕黑化处理不良，会造成层压后层间的结合力不足，这是产生爆板的隐患

③层压

层压参数设置不当也会造成爆板，不如升温速度和加压的速度不匹配，导致树脂填充不充分或流动不充分，或者流动度过高使板件产生空洞、结合力不足和树脂聚合度不足等不良也可能会引起下游焊接时爆板的发生。

层压前，内层的湿度高或粘结片挥发物的含量太高，也会引起爆板，控制办法可以在压合前烘烤。

3、焊接过程

爆板的发生同焊接过程也有密切关系。虽然波焊的温度比回流焊的温度要高，但由于回流焊的时间长，板件承受的热量更多，所以受的热冲击更高，因此对回流焊的工艺控制比波焊更复杂、更需要经验。

回流焊的焊接过程主要取决于回流焊炉的性能和回流焊的曲线设定，一个优化的回流焊曲线必须使得回流焊炉在提供适当的热量的情况下，热量不能太多，也能太少，各种需要焊接的元器件都得到可靠的焊接，热量过多会造成爆板的等问题，热量不足会造成冷焊等问题，目前使用的回焊炉基本采用热风对流或热风加红外加热的对流方式（热风可以设计为空气或氮气，或可在两者间切换）基本做到回流工艺有高的热量，而且加热速率可控。

无铅回流焊的曲线设定有两种类型：

一种缓慢升温直达峰温，之后冷却的两阶段曲线（Ramp-to-Spike-Cooling,RTSC）

主要用于一些层数不高、装配简单或面积较小的板件的焊接。升温速率控制在1℃/s以下

一种是按照预热-吸热-峰温-冷却（Ramp-to-Soak-Spike-Cooling,RSSC ）

主要用于板件装配较为复杂，高层板件。参数有：预热升温速率、吸热段的时间长度、吸热后飙升至峰温的速率、峰温的设置、TAL时间长度（熔融锡膏的经历时间）、冷却速率和板面温差（ΔT）、回焊炉输送速率、焊接时上下板温的控制。

就避免爆板而言，回流焊过程必须控制好热量的平衡分配，必须避免板件内外温差过大，避免ΔT（板件上最热点和最冷点的温差，最好控制在5℃以内）过大，避免峰温过高以及TAl时间过长。

时间中发现：大面积的板件、厚高多层板（特别是厚高多层且铜厚的板件）、通孔密集的位置、BGA腹底多孔密孔区、内层大铜面、做过无铅热风焊料正平流程的板件、受潮吸水的板件。

波峰焊是，经常发生爆板的情况是密集多孔区，主要是由于多孔区通过锡波填锡的瞬间带进了很多的热量，特别是当孔铜的延伸率太低时，往往发生孔铜被拉断的爆板，这种情况下应考虑是否对密集孔进行塞孔

4、受潮吸湿

受潮较大的板件在无铅焊接高热量的冲击下，水分瞬间汽化造成强大的应力，从而引起的爆板，是爆板的诱因，措施是采用防潮包装，控制存储环境，使用环境、期限的控制，烘板等。

有些板材的吸湿性较大，例如：固化剂使用Dicy（双氰胺）的板材比使用PN（Phenolic Novalac酚醛树脂）的板材吸湿性要大，主要是Dicy的极性比PN较大。