PCB线路板材测试与选择

IST(印刷电路板测试方法)可用于快速评估成品多层板的可靠性。测试板的密集通孔由菊花链串联设计。测试时，故意将电流同步施加到每个通孔上，在电阻的作用下会产生150的高温，然后断电后回到室温。所以热循环的快速IST测试可以取代传统的耗时的热循环测试(通常需要168小时以上)。测试结束后，计算测试板在电气故障前能够承受热循环测试的次数，可以作为通孔长期可靠性的一个指标。经过测试，当电阻上升10%而失效时，实际上从进一步的微片可以看到铜和孔壁的微裂纹。IST可以评价通孔镀铜的电气质量，可以模拟PCB多次组装后的电气可靠性和焊接温升曲线。

为了评估成品板的Z轴热膨胀系数的降低与Td的长期可靠性之间的关系，研究人员比较了各种基板的性能。预先筛选了四块选定的板，以确定测试的数据范围，该数据范围确实可以涵盖当今市场上大多数板的可靠性规格，这四块板的详细特性如表1所示。

首先，每一种被测树脂都是由7628玻璃布组成的基底，用来测量其CTE值。多层板由于组合方式不同，CTE值往往也不同。

板A为FR-4传统基材，TG为175，而另一种改性板A除Z轴热膨胀系数低外，与A具有相同的特性。B  产品的z轴CTE与A  产品相同，但其Td(350)高于a  (310)。C  产品的z轴CTE低，其Td也高。在上表中，Tg之前的z轴CTE也叫-1CTE，Tg之后也叫-2CTE。

用于评估的测试板为20层板，厚度为0.105英寸，通孔直径为0.012英寸。孔壁镀铜层的目标厚度为1.01mil，实际平均厚度约为0.7-0.8 mil，最小厚度为0.6mil，就一般认知而言，PCB制造的变异很可能会影响这个测试，所以所有样品的工艺都刻意做得一样，以尽量减少工艺误差。图15示出了对应于成品板的电气故障的IST  热循环时间的比较。图中三种颜色代表成品板完全没有预热处理的对照情况，分别在230预热3次和6次。

PCBA加工

对于不同厚度的板，IST试验的结果明显不同。Td是310，经不起200多次热循环测试。相比之下，当Td为350时，可容忍的热循环试验已经超过500次。实验数据证实，Z轴越小的基板电可靠性越好，但影响程度仍不如Td越高的基板明显。此外，必须尽可能扩大实验参数的设置范围，以证明降低Z轴CTE有一定的优势，同时也要测试样品间Z轴CTE的差异。综上所述，在试验参数范围内，初步结果表明，Td较高的材料可靠性也有很大提高；对于Z轴下CTE，有利于可靠性，但改善不太显著。

二、对CAF的抵制

阳极玻璃束泄漏现象是近年来基板研究的热点。当电路板继续向密集组装移动，并接近其通孔之间的距离，无铅焊接的热量增加时，CAF会引起更多的关注。本文不打算深入讨论这种泄漏现象。但是，最近研究人员发现，如果FR-4基质中的硬化剂放弃双氰胺配方Dicy，其抗CAF性会优于仍使用Dicy的基质。主要是因为Dicy的极性强，所以吸水更大更快。B  产品和C  产品为非Dicy硬化剂的基材，其抗CAF性能优于含Dicy的A  产品等同类板材。图3是由C  产品组成的10层测试板。在测试过程中，故意施加100伏直流偏压，并测量了测试板在高温高湿老化过程中四种孔距的平均绝缘电阻。读者可以清楚地看到，孔距越近，其抵抗CAF的能力越差。

不及物动词电气因素

电性能是新衬底必须考虑的另一个特性，特别是在高频领域。如前所述，介电常数(Dk)和耗散因子(Df)是两个重要参数。幸运的是，耐热性提高的FR-4基板的电气性能并没有太大的恶化。研究人员使用了一个复杂的参数来测量Dk和Df。表2显示了基板A、B、C和其他两个竞争对手的板的Dk测量值，表3显示了上述五个板的Df测量值。本试验中使用的基材由2116玻璃布组成，其含胶量为50%(重量)。

三.结论

就目前情况而言，电路板行业的趋势推动FR-4板不断改进，其主要研发重点是基板耐热性的提高和耐CAF性的提高。但是，必须在不损害其他物理性能(如电性能)的情况下进行改进。当然，简单地改善电路板的一两个物理性能并不困难，但如果既要考虑电路板制造的稳定性和成本，又要能够改善电路板的整体特性，就不容易了。

其他结论可能包括：

1.虽然基板需要规定Tg规格，但不足以满足无铅焊接的应用。

2.板厚Z轴CTE的减小可以提高基板的长期可靠性。

3.必须提高树脂的Td以保证其耐热性。读者可以从本文所述的各种可靠性测试中了解到，基板的Td对其整体长期可靠性的影响是极其关键的。