PCB焊掩模材料的热可靠性

现代pcb中使用的标准阻焊配方是在裸板制造过程中固化和硬化的聚合物材料。在PCB中使用的阻焊板是一种重要的工具，有助于保护表面层上的导体，并有助于裸板的组装。但就像用于制造PCB的其他材料一样，阻焊材料具有重要的热性能，并且在固化和组装过程中会受到加工步骤的影响。

在PCB中使用的阻焊材料是一种聚合物，因此它可能容易受到与任何其他聚合物相同的降解问题的影响。虽然设计人员不一定需要成为聚合物化学方面的专家来了解阻焊剂的降解机制，但一些决定回流循环次数/一致性的明智设计选择将长期影响阻焊剂的可靠性。特别是当你考虑到一些设备将在现场部署数年(甚至数十年)的时间时，这些材料的可靠性应该被考虑到长期运行的成功。

是什么决定PCB阻焊板的可靠性?

焊锡掩模包括多种化学活性成分，包括许多光反应性树脂/粘合剂、交联树脂、填料、颜料、表面活性剂和溶剂。化学物质的复杂混合物决定了阻焊材料在沉积过程中如何粘附在PCB上，以及在随后的固化过程中如何硬化成薄膜。一旦面膜固化，剩余的化学混合物可能会受到环境因素的影响，导致老化和化学降解。

有三大类因素会影响沉积和固化的阻焊板的长期可靠性:

• 固化过程及固化过程中的参数
• 装配过程中，具体焊接时的温度和数量回流周期
• 在操作过程中暴露于热、湿或化学物质引起老化，包括热循环

固化

一般来说，固化过程会影响LPI阻焊材料的热性能和热力学性能。固化过程通过交联使沉积的阻焊板硬化，LPI阻焊材料供应商将指定推荐的固化时间和温度。偏离这一点会影响Tg值固化材料，导致其偏离供应商的额定值。

很难对固化如何影响Tg值以及固化焊掩模的其他机械性能做出笼统的陈述。然而，长时间的老化(数百小时)通常会使Tg上升到较高的值。典型的额定Tg值在长期老化前接近150°C，在长期老化后可达到170-180°C。

回流流如何影响可靠性

当一个板是通过回流焊，板将有组件放置，它将在烤箱热循环。为标准双面PCB组件，板将回流两次，假设不需要返工。在耐回流流要求方面，对于板允许经历的热循环次数没有特定的限制。例如，一些电信公司要求单板能够承受多达6个热循环，而不损坏单板或组件。

另一件要记住的事关于回流和热循环发生在回流是极端老化的一种形式。这就是为什么在装配过程中应该限制多次回流循环和控制回流温度的原因之一。重复回流焊产生的大量偏差会使阻焊板提前老化，并降低最终产品的整体寿命。

脆化

当聚合物被允许在其特定的环境中老化时，可以发生进一步的交联和聚合物中挥发物的损失。结果是阻焊层进一步硬化，最终脆化。当阻焊膜变脆时，它很容易断裂并从基材上脱落。如果有较大的热漂移，阻焊板也会从PCB上断裂和分层。

因为阻焊材料是绝缘体，当剥落发生时，它们不会对附近的导体造成问题。然而，这暴露了内部的层压板材料和铜。如果暴露在潮湿或有毒化学物质中，未受保护的铜就会发生腐蚀。

这种PCB没有防焊罩，随着时间的推移，裸露的导体可能会损坏或腐蚀。

脆化是永远无法防止的，但是通过在组装前适当地储存LPI阻焊液和裸露的电路板，可以显著延长脆化的发生时间。的LPI焊罩因此，材料应根据其在最终环境中的使用方式进行存储、固化和选择。LPI阻焊材料供应商可以就这些问题提供指导，并提供一些预期的可靠性数据。

你应该使用哪种焊锡掩模?

设计人员在为制造准备设计文件时，通常不会向制造公司指定阻焊材料。如果他们这样做，他们通常会引用IPC-SM-840E，该标准为pcba中使用的焊锡掩模提供了鉴定和性能标准。在此标准下，最小厚度值为1 mil(25微米)，并且根据需要在制造说明中可以引用其他要求。虽然IPC-SM-840E提供了PCB中阻焊板使用的基线，但还有其他阻焊材料可用于PCB中，这些材料将提供更高的耐温性。

此外，对于想要控制其阻焊板的热机械性能的设计人员，必须了解一些加工参数及其对材料性能的影响。阻焊板供应商已经做了大量的测试，以确保他们推荐的固化程序生产出具有一致属性的薄膜，因此至少您可以保证电路板的可靠寿命是可预测的。使用这些值作为进一步调查特定产品和部署环境的阻焊板可靠性的基线。

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