線路板廠是怎么樣解決和改善PCB熱沖擊失效狀況？近年來(lái)線路板廠針對(duì)PCB耐熱性能的改善，最普遍首先想到的是采用高Tg基板材料制作PCB，其中針對(duì)FR-4板材，供應(yīng)商有許多改良的基板材料。但實(shí)際在這類改性FR-4基板材料中，由于各供應(yīng)商采取的改良方法不同，得到的性能也不同，對(duì)高耐熱性、高尺寸穩(wěn)定性、高介電性和低熱膨脹性等各種特性有具體針對(duì)性基板材料。

通常提高樹(shù)脂交聯(lián)密度的手段最普通的改良FR-4板材。通過(guò)提高樹(shù)脂交聯(lián)密度的手段，來(lái)提高TG和耐熱性能，這類材料成本較低，雖然在高溫下的材料性能維持延長(zhǎng)，剛性強(qiáng)了，但是機(jī)械性能變脆，板材的抗剝強(qiáng)度相對(duì)降低，板材的可加工性能也變差（降低了鉆孔加工時(shí)鉆頭的磨耗性），在高低溫?zé)釠_擊時(shí)不僅沒(méi)提高反而下降了。

顯然板材的Tg幾乎不受熱沖擊的影響，若僅僅從考慮采用高Tg板材的制作多層板來(lái)應(yīng)對(duì)熱沖擊試驗(yàn)是錯(cuò)誤的，PCB在熱沖擊時(shí)都是由于溫度變化疲勞才失效的。 PCB Z軸方向上的熱膨脹量是可逆的，它隨PCB所處環(huán)境的升高而變膨脹，當(dāng)回到室溫時(shí)又恢復(fù)到初時(shí)厚度狀態(tài)。

從基板結(jié)構(gòu)的角度，由于層壓板內(nèi)玻璃纖維的牽制作用．使得在平面內(nèi)的熱膨脹系數(shù)較小，而垂直于平面的z軸比平面內(nèi)x軸和y軸的熱膨脹系數(shù)大得多，而且基板無(wú)論是在PCB加工或SMT組裝時(shí)，受熱之后均會(huì)發(fā)生X、Y、Z三個(gè)方向的熱膨脹。金屬化孔是建立上基板材料基礎(chǔ)之上的，并且是貫穿支承在層壓板的厚度方向（Z方向），所以Z方向的膨脹對(duì)金屬化孔的孔壁鍍銅層影響最大（尤其是背板上的高縱橫比金屬化孔的基材影響更大）。

      從高分子基板材料熱特性的變化分析：Tg和CTE的變化是聚合物結(jié)構(gòu)變化的最直接的表現(xiàn)。John J. Davignon Randy Reed（3）選用了三種多層板材：常規(guī)的FR-4多層板(Tg為140℃)、一般高Tg的FR-4多層板（Tg為170℃）和高性能PPO改性環(huán)氧多層板（Tg為180℃），進(jìn)行回流焊熱循環(huán)和互連應(yīng)力測(cè)試(IST)，發(fā)現(xiàn)回流焊循環(huán)明顯地使常規(guī)的FR-4板材和普通高Tg的板材的金屬化孔性能明顯變差，但是PPO改性環(huán)氧板材的PTH金屬化孔性能卻沒(méi)有明顯變化，而IST試驗(yàn)的結(jié)果更證實(shí)，金屬化孔性能失效都是由接近板中央的孔壁開(kāi)裂造成的，不是由層間互聯(lián)(多層剝離和/或?qū)娱_(kāi)裂)引起的。圖1是金屬化孔觀察到的孔壁開(kāi)裂現(xiàn)象。

進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)時(shí)加在金屬化孔上的應(yīng)力與周圍多層板的膨脹有著直接的關(guān)系。因熱膨脹系數(shù)的變化所產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)使孔壁處產(chǎn)生應(yīng)變，從而引起熱循環(huán)疲勞，并造成徹底失效。PCB Z軸方向的熱膨脹系數(shù)變化是造成金屬化孔孔壁環(huán)狀開(kāi)裂失效的重要因素之一。

      線路板廠這樣解決和改善PCB熱沖擊失效狀況。因此線路板廠對(duì)基板材料的低熱膨脹率性能更為關(guān)注，設(shè)法減少z軸方向熱膨脹系數(shù)來(lái)抵抗熱沖擊考驗(yàn)變得必要條件。金屬化孔電鍍銅層的熱膨脹系數(shù)與板材在Z軸方向上的熱膨脹系數(shù)差距應(yīng)盡量縮小。針對(duì)客戶對(duì)PCB熱沖擊試驗(yàn)高要求應(yīng)注意選用低熱膨脹系數(shù)的FR-4。更多問(wèn)題可以咨詢金瑞欣。