强文推荐|印制电路板热分解温度的表征

传统焊接材料锡铅合金的共熔点为183℃，最 高组装温度一般可达230-235℃。而无铅化焊接材料最常见的是锡银铜合金，也称为SAC合金，最理想的熔点通常为217℃，最 高组装温度可达260℃。如果产品需要返工组装，加工温度可能更高[1]。基材是否能够承受无铅合金回流焊的温度，以及能耐受的时间，将是其面临的严峻挑战之一。

基材的耐热性，可以通过热分解温度Td来初步评估。产品的热分解温度越高，越不容易在回流焊时出现缺陷。

如图1-1为刻蚀后的某PCB板材的热重分解图（依照IPC 2.4.24.6）。由此可以获知层压板A达到2%时的温度为361.427℃，达到5%的温度为386.274℃；而B达到同样分解程度的温度分别为404.820℃和421.751℃。相较而言，层压板B的热稳定性高于层压板A。无论是哪一种配方，其分解温度都远高于300℃，意味着这两种配方在经受无铅回流焊时均不会出现由于分解气体的产生造成的缺陷。

图1 两种层压板（刻蚀后）的TGA结果

材料在实际环境中会经受空气的氧气，老化问题不仅仅是热老化，还有可能热氧老化。因此，研究热氧老化也是关键一环。图1-2和图1-3分别为基体环氧树脂和层压板（刻蚀后）在空气和氮气下的对比结果图。聚合物在氮气下由于分子键断裂裂解为有机气体，在氧气的存在下样品与氧气反应成CO2和H2O等。因此聚合物的热稳定性能和氧化稳定性能可能会存在较大的差异。环氧树脂的结果显示，分解初期的行为两者没有什么差异。而PCB氮气气氛下反而比空气下更容易分解出气体。

TGA给出的热分解性能和氧化性能仅仅是稳定性能的一个方面，并不能代表全部的特性，在实际应用中还需考虑其他因素。

图2 环氧树脂基体氮气气氛和空气气氛的TGA曲线

图3 层压板（刻蚀后）氮气气氛和空气气氛的TGA曲线