HASL高温导致PCB基材Tg下降？教你 3 招检测和预防

    最近有个客户反馈，他们的一批 PCB 做无铅 HASL 工艺后，出现了批量翘曲，送到实验室检测发现，基材的 Tg 值比出厂时下降了 15℃。这其实就是典型的无铅 HASL 高温导致基材 Tg 下降的问题。今天咱们就聊聊：怎么检测基材 Tg 值是否下降？又该怎么预防？

 

 

答：判断基材 Tg 值下降，主要有两种方法，一种是实验室专业检测，一种是生产现场快速判断。

先说说实验室专业检测，最常用的是 DSC 差示扫描量热法。把 PCB 基材的样品剪成小块，放进 DSC 仪器里，以一定的速率升温，仪器会记录样品的热流变化。当样品达到玻璃化转变温度时，热流会出现突变，这个突变点就是 Tg 值。对比基材出厂时的 Tg 值数据，如果检测到的 Tg 值明显下降，就说明基材已经发生热老化。

 

还有一种方法是 TMA 热机械分析法，通过测量样品在升温过程中的尺寸变化，来确定 Tg 值。当温度超过 Tg 值时，样品会发生明显的膨胀，这个膨胀拐点就是 Tg 值。这种方法更适合检测多层板的基材 Tg 值。

再说说生产现场快速判断，不需要专业仪器，凭经验就能看出来。第一，看 PCB 的翘曲度，经过无铅 HASL 后，如果板子翘曲严重，冷却后也无法恢复，大概率是基材 Tg 值不够，高温下软化变形了。第二，看 PCB 的分层情况，用手轻轻掰动板子，如果能听到 “咔嚓” 的声音，或者看到基材与铜箔之间有分层的痕迹，说明基材 Tg 值下降，粘结力变差了。第三，看耐湿热性能，把 PCB 放进 85℃、85% RH 的湿热箱里放 24 小时，拿出来后如果出现爆板、分层，就说明基材 Tg 值下降，吸水率上升了。

 

答：主要有三个因素，大家可以对照自己的工艺排查。第一，高温停留时间过长。很多厂家为了让锡层更均匀，会延长 PCB 在无铅 HASL 高温区的停留时间，超过 5 秒就很危险。停留时间越长，基材受到的热冲击越大，树脂分子链破坏越严重，Tg 值下降越快。第二，多次返工处理。PCB 如果一次表面处理不合格，进行二次、三次无铅 HASL 返工，相当于多次承受高温冲击，基材老化速度会呈指数级上升。第三，基材本身质量问题。有些厂家为了降低成本，选用劣质的 FR-4 基材，树脂含量不足，或者树脂固化度不够。这种基材本身的热稳定性就差，经过无铅 HASL 高温后，Tg 值很容易下降。

 

答：教大家 3 招，简单实用，从源头解决问题。第一招：严格控制工艺参数。这是最基础也是最有效的办法。把 PCB 在无铅 HASL 高温区的停留时间控制在 3-5 秒以内，温度控制在 240-250℃（根据锡合金类型调整），不要为了追求锡层效果而随意提高温度、延长时间。同时，优化热风整平的风速，避免风速过大导致基材局部温度过高。第二招：对 PCB 进行预烘处理。在做无铅 HASL 之前，把 PCB 放进 100-120℃的烘箱里预烘 2-4 小时，去除基材中的水汽。因为如果基材中含有水汽，在高温下水汽会膨胀，不仅会导致分层，还会加速树脂的分解，让 Tg 值下降更快。第三招：建立基材入库检测机制。不要轻信供应商的宣传，每次采购新的基材，都要抽样送到实验室检测 Tg 值，确保符合要求。对于无铅工艺，一定要选用标注 “适合无铅工艺” 的基材，这类基材在生产时已经经过了耐热性测试，Tg 值更稳定。

 

    无铅 HASL 高温导致基材 Tg 值下降，不是不可控的。只要做好 “检测 + 预防”，就能避免这类问题，提高 PCB 的生产良率。