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高温场景 PCB 阻焊层耐温性设计(汽车 / 工业)

来源:捷配 时间: 2025/11/03 09:39:28 阅读: 46

    汽车电子(发动机舱、充电桩)、工业电源(变频器、逆变器)等高温场景,PCB需长期耐受125℃~150℃环境,阻焊层耐温性不足会导致开裂、变色,进而引发焊盘氧化、电路短路——某汽车充电桩厂商曾因阻焊层高温开裂(125℃测试后开裂率18%),导致充电桩故障率骤升25%,召回成本超500万元。高温场景阻焊层需符合**IPC-4552第4.6条款**,耐热冲击(260℃/10s)后无开裂、脱落。捷配累计交付30万+片高温场景PCB,本文拆解阻焊层耐温核心指标、材料选型标准及验证方法,助力汽车/工业客户解决高温失效问题。

 

2. 核心技术解析

高温场景 PCB 阻焊层耐温性依赖三大核心指标,需关联IPC-TM-650 2.4.24 标准(耐热冲击测试):一是玻璃化转变温度(Tg),阻焊层 Tg 需比工作温度高 30℃以上,汽车发动机舱(工作温度 150℃)需 Tg≥180℃,捷配测试显示,Tg=160℃的阻焊层在 150℃环境下,300h 后开裂率达 40%;二是耐热冲击性能,按IPC-A-610G Class 3 标准,260℃/10s 热冲击后,阻焊层需无开裂、变色(ΔE≤3),普通阻焊层(Tg=150℃)热冲击后变色 ΔE=5,不符合要求;三是热失重率,150℃/1000h 热老化后,阻焊层热失重率需≤1%,失重率超 2% 会导致厚度收缩、附着力下降,符合IEC 60068-2-2 标准。主流高温阻焊材料中,生益 SG-800(环氧 - 酚醛体系,Tg=180℃,260℃/10s 无开裂)适配汽车充电桩、工业变频器;罗杰斯 R7150(聚酰亚胺改性体系,Tg=220℃,180℃/1000h 失重率 0.5%)适用于发动机舱(150℃+)、航空航天等极端高温场景,两者均通过捷配 “高温合规测试”。

 

 

3. 实操方案

3.3 高温阻焊层全流程设计(操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料)

3.3.1 材料选型(操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料)

  1. 场景匹配:按工作温度分级 ——125℃场景(如汽车中控)选生益 SG-800(Tg=180℃);150℃场景(发动机舱)选罗杰斯 R7150(Tg=220℃),取样送至捷配实验室,按IPC-4552 标准测试:① Tg(差示扫描量热仪 JPE-DSC-100)≥180℃;② 260℃/10s 热冲击(热风枪 JPE-Hot-300)无开裂;③ 150℃/1000h 热失重(热重分析仪 JPE-TGA-200)≤1%;
  2. 兼容性验证:阻焊层需与基材、焊料兼容 —— 与 FR-4 基材剥离强度≥4N/10mm,与 SnAg3.0Cu0.5 焊料(熔点 217℃)焊接后无溶胀,捷配兼容性测试通过率 100%。

3.3.2 工艺优化(操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料)

  1. 涂布固化:生益 SG-800 采用 “130℃/30min 预固化 + 170℃/60min 主固化”,确保交联度≥92%;罗杰斯 R7150 采用 “150℃/30min 预固化 + 190℃/80min 主固化”,交联度≥93%,用差示扫描量热仪测试交联度;
  2. 厚度控制:高温场景阻焊层厚度 1.5mil~2.0mil(比常温场景厚 0.3mil~0.5mil),增强耐温缓冲,用激光测厚仪(JPE-Laser-500)测试,偏差 ±0.2mil;
  3. 边缘防护:PCB 边缘(易受温度冲击)阻焊层需覆盖完整,无露铜,按IPC-A-600G Class 3 标准,边缘露铜长度≤1mm/100mm。

3.3.3 耐温验证(操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料)

  1. 热老化测试:150℃/1000h(汽车发动机舱等效寿命),测试后:① 外观无开裂、变色(ΔE≤3,用色差仪 JPE-Color-200 测试);② 剥离强度保留率≥80%(初始 4N/10mm,测试后≥3.2N/10mm);
  2. 热冲击循环:-40℃(30min)~150℃(30min),1000 次循环,按IEC 60068-2-14 标准,循环后阻焊层无脱落,焊盘导通性正常(电阻变化≤10%);
  3. 现场验证:将 PCB 安装于客户高温设备(如发动机舱),连续运行 6 个月,定期抽检(每 2 个月 1 次),无阻焊层失效。

 

高温场景 PCB 阻焊层设计需 “高 Tg 材料 + 强化工艺 + 全项验证”,核心是确保耐温性覆盖产品全生命周期。捷配可提供 “高温阻焊定制服务”:材料选型匹配、工艺参数优化、耐温全项测试(热老化、热冲击),实验室配备 - 60℃~200℃环境测试设备,满足汽车、工业高温需求。

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