无铅HASL高温与PCB基材Tg：汽车电子PCB选型关键

    今天咱们聊一个细分领域的话题：无铅 HASL 高温对 PCB 基材 Tg 的影响，在汽车电子 PCB 上为啥特别关键？ 毕竟汽车电子的工作环境太恶劣了，发动机舱的温度能达到 120℃以上，对 PCB 的耐热性要求不是一般的高。今天咱们就用问答的形式，讲讲汽车电子 PCB 的选型门道。

 

 

答：这和汽车电子的工作场景密切相关。首先，汽车电子 PCB 要经过无铅 HASL 表面处理，而汽车行业对环保要求极高，必须用无铅工艺，没得商量。无铅 HASL 的高温会直接考验基材的耐热性。

 

其次，汽车电子 PCB 的使用环境恶劣。比如发动机控制单元（ECU）的 PCB，长期工作在 100-120℃的高温环境下，再加上车辆行驶时的振动、冲击，对 PCB 的力学性能和热稳定性要求极高。如果基材的 Tg 值不够，经过无铅 HASL 高温后 Tg 值下降，那么在使用过程中，基材会长期处于接近 Tg 值的温度下，慢慢变软、变形，最终导致 PCB 失效，引发汽车故障。

还有一点，汽车电子的使用寿命要求长，一般要达到 10 年以上，而 PCB 的寿命很大程度上取决于基材的稳定性。如果基材 Tg 值因为无铅 HASL 高温而下降，后续的热老化会加速，PCB 的使用寿命会大幅缩短，这在汽车行业是绝对不允许的。

 

答：汽车电子 PCB 的基材，Tg 值最低要求是≥170℃，这是行业的基本门槛。而对于发动机舱、变速箱等高温区域的 PCB，Tg 值要求更高，一般要≥200℃，甚至有些高端车型会用到 Tg≥220℃的聚酰亚胺基材。

为啥要求这么高？因为汽车电子 PCB 在生产过程中，除了无铅 HASL，还要经过波峰焊、回流焊等多次高温处理，累计的热冲击很大。而且在使用过程中，工作温度接近基材 Tg 值的一半，如果 Tg 值太低，很容易出现热疲劳失效。

举个例子，某款汽车 ECU 的 PCB，选用了 Tg200℃的高 Tg FR-4 基材，经过无铅 HASL（250℃，4 秒）后，检测 Tg 值只下降了 5℃，在后续的 120℃高温老化测试中，性能稳定；而如果选用 Tg150℃的常规基材，经过无铅 HASL 后 Tg 值下降了 25℃，高温老化测试 100 小时后，就出现了分层现象。

 

答：选高 Tg 基材是基础，但工艺优化也不能少。第一，采用分段式温度控制。无铅 HASL 的高温区可以分成两段，第一段温度稍低（230℃），让 PCB 慢慢预热，避免突然的高温冲击；第二段温度达到 250℃，进行热风整平。这样可以减少基材的热应力，降低 Tg 值下降的幅度。第二，减少返工次数。汽车电子 PCB 对可靠性要求高，一旦返工，就会增加一次高温冲击。所以在生产过程中，要提高一次良率，避免二次返工。如果确实需要返工，要对 PCB 进行预烘处理，并且缩短在高温区的停留时间。第三，进行后固化处理。在无铅 HASL 之后，把 PCB 放进 150℃的烘箱里烘烤 4 小时，进行后固化。这样可以让基材中的树脂进一步交联，提高固化度，从而稳定 Tg 值，增强基材的热稳定性。

 

答：有，就是选用中高 Tg 的改性 FR-4 基材，Tg 值在 170-190℃之间。这类基材的成本比高 Tg 聚酰亚胺基材低很多，而且能满足大部分汽车电子 PCB 的要求，比如车载娱乐系统、车窗控制模块等非高温区域的 PCB。

 

而对于发动机舱等高温区域的 PCB，还是建议选用高 Tg 基材，虽然成本高，但能保障汽车的安全性和可靠性，这比节省成本更重要。

 

    汽车电子 PCB 的选型，核心是 “高 Tg 基材 + 优化工艺”，既要扛住无铅 HASL 的高温冲击，又要满足长期高温使用的要求，这是汽车电子 PCB 的生命线。