【摘要】本文簡單介紹了PCB耐熱沖擊試驗的主要目的及意義，總結了試驗關鍵控制點及注意事項。

【關鍵詞】印制；熱應力測試；鍍通孔

1 前言

隨著電子材料的發展，電子產品組裝的復雜化使得PCB在焊接過程中需要經過多次的熱沖擊。當溫度在高低溫度下循環時，PCB交替膨脹和收縮，產生熱應力和應變，如果PCB內部熱膨脹系數不匹配，則這些應力和應變將會加劇，最終產生缺陷。

這其中最顯著的是各種金屬化孔，因為它們貫穿PCB板，與基板材料相鄰，接觸面包括高分子材料、化學鍍銅和電鍍銅等三層物理性質差異較大的復合體。在熱應力沖擊時，如果金屬化孔電鍍銅層的熱膨脹系數與板材在Z軸方向上的熱膨脹系數的不匹配可能會造成金屬化孔孔壁環狀開裂；如果孔壁基材和內層銅連接處的結合狀況糟糕可能造成孔壁銅與基材分離、孔壁銅與內層銅斷裂。存在的缺陷或隱藏的薄弱點，在交變高低溫的過程中，充分暴露和擴大到失去功能作用。因此對PCB的熱沖擊試驗實質上是檢查PCB的金屬化孔及孔與線的連接可靠性，就是通過熱沖擊檢測，發現這些缺陷。

2 IPC-TM-650 2.6.8 鍍通孔-熱應力沖擊測試

2.1 樣品的準備和預處理

在待測樣品上截取合適的樣品，使用酒精清洗樣品并吹干。

烘干試樣以避免試樣材料內部的濕氣影響試驗結果。試樣應放置在帶空氣循環的溫度為125℃的烘箱中，時間應不少于6小時或按有關規范的規定。然后將試樣放在標準大氣條件下冷卻至35℃以下，但在任何情況下，恢復的時間都不應超過8小時。

2.2 焊料、助焊劑、焊料槽

焊料  成分符合J-STD-001規定 。 

助焊劑  2號標準活性松香助焊劑成分重量百分比：松香 25±0.5%，二乙胺鹽酸鹽0.39±0.01%，異丙醇74.61±0.5%。

焊料槽  無鉛可焊性測試的焊接溫度為288±5℃。打開電源，設置焊接溫度，到達設置溫度后，使用數顯溫度計測量錫槽19mm深度的溫度是否在288±5℃范圍內。

2.3 測試程序

使用鉗子將樣品浸入助焊劑，確保樣品表面和孔中都涂上助焊劑，以保證上錫良好。確認溫度（使用數顯溫度計，探測的深度為錫面以下19mm±6mm）保持在下面規定的測試條件。如沒有其他規定，默認測試條件是A。

測試條件A   288℃±5℃；

測試條件B   260℃±5℃；

測試條件C   232℃±5℃。   

使用工具移走熔錫表面的錫渣，將試樣放在熔錫表面10s+1s/-0s。整個過程，不可以接觸到樣品接觸熔錫的那面，防止污染。孔內錫未凝固前，不要機械振動樣品。用鉗子將測試樣從無鉛鈦錫爐中取出，放到一塊絕緣片上，冷卻至室溫。使用異丙醇清潔樣品，去除表面助焊劑。按照IPC-TM-650 2.1.1做切片，并使用金相顯微鏡，在100X~200X下觀察與拍照。

2.4 切片分析

圖1至圖2是經熱應力測試后的切片分析檢測圖。從圖1可以看出，孔銅未出現裂紋、斷裂或與基材分離的現象。從圖2可以看出，銅箔與基材之間出現分層現象。

圖1. 熱應力測試后鍍通孔切片分析
圖2. 熱應力測試后印制板切片分析

3 小結

進行熱沖擊試驗時有幾點需要注意。首先，熱沖擊測試取樣需選取整塊板上具有代表性的區域。樣品在測試前應清洗干凈并烘干內部濕氣。測試前，測試面不可以被汗液、油污等污染。為了保證樣品干燥，烘干樣品后需在干燥器中冷卻，冷卻至室溫后盡快進行熱沖擊測試。切片磨制過程中，用力均勻且不能太大，雙盤研磨拋光機應選擇合適轉速。

參考文獻：

IPC-TM-650 2.6.8 鍍通孔-熱應力沖擊測試.

IPC-TM-650 2.1.1微切片制作.

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