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DSC測(cè)試覆銅板PCB玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和固化因子ΔTg

和晟儀器 ? 2023-06-02 09:37 ? 次閱讀
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本文介紹了用差示掃描量熱儀(DSC)測(cè)試覆銅板PCB玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和固化因子ΔTg。

印刷電路板(PCB, Printed Circuit Board)是重要的電子部件,是電子元器件的支撐體。PCB的樹脂成分發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí),PCB的整體力學(xué)性能和介電性能大幅減弱,故此PCB需要足夠高的Tg。DSC是測(cè)試Tg最為普遍的一種熱分析手段,在發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變的過程中,樣品的比熱會(huì)出現(xiàn)特征性變化,即在DSC曲線上表現(xiàn)出臺(tái)階式的轉(zhuǎn)變。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg就是高分子聚合物最重要的特征性能之一,是FR-4基材等級(jí)最常見的劃分方式之一,也是IIPC-4101 《剛性及多層印制板基材規(guī)范》中最重要的性能指標(biāo)之一。通常認(rèn)為,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高,層壓板的可靠性越高。

pYYBAGGcQMaAA0nmAAEOEq0bc5A937.jpg上海和晟 HS-DSC-101A 差示掃描量熱儀

PCB使用DSC玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)可參考IPC-TM-650 2.4.25。除了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以外,固化度也會(huì)影響材料的使用溫度、強(qiáng)度、膨脹系數(shù)、失效情況等性質(zhì)。由于增強(qiáng)材料和其他填料的存在,PCB無法像聚合物基體材料一樣通過測(cè)量殘余固化熱來判斷固化程度。大量的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,Tg強(qiáng)烈依賴于固化程度。因此可以將材料再次經(jīng)歷固化條件,對(duì)比再次固化前后的Tg變化,得出固化程度的結(jié)論。IPC-TM-650 2.4.25,將再次固化前后的Tg分別定義為Tg1和Tg2,將兩次Tg之差(Tg2-Tg1)定義為固化因子ΔTg。為了便于比較,標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定,以玻璃化轉(zhuǎn)變臺(tái)階的中點(diǎn)或拐點(diǎn)溫度作為Tg。

圖1為某覆銅板PCB的DSC玻璃化轉(zhuǎn)變溫度結(jié)果。第一次加熱的Tg1為133.3℃,第二次加熱的Tg2為136.2℃。由此可以獲得固化因子ΔTg為2.9℃。

image.php?url=YD_cnt_77_01MvGCeUnDye

環(huán)氧體系的PCB,目前行業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為ΔTg大于5℃時(shí),材料的固化程度不完全,需要提高固化程度;當(dāng)ΔTg小于5℃時(shí),產(chǎn)品固化完全。但要注意,即使ΔTg<0,材料也是固化完全的。如隨著實(shí)驗(yàn)加熱次數(shù)的增加,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度會(huì)降低,也意味著該產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性能相對(duì)較差,會(huì)可能出現(xiàn)無法承受很多次返工操作。這也需要綜合研究材料性能,再確認(rèn)需要更改工藝條件,或是否更換原料。

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