Real cause analysis and preventive measures of PCB explosion

PCB线路板 出现爆米花或脱层的主要原因无非是①板子吸水率②α2/z-CTE过大，而板子吸水引起的爆米花占了对于70% %的次品，其他原因如PCB结构膨胀收缩不均匀、加热冷却不均匀、工艺损坏、发黑不良……虽然不能排除这种可能性，但比例不会太高。

为什么“水”是PCB爆炸的主要原因？
“水”在100℃以下对防爆板影响不大。
当温度超过100℃时，“水”就变成了树脂的增塑剂。
当树脂吸水较多时，Tg值会降低（△Tg应小于5℃），橡胶状态会提前到达，这会导致片材在Z方向瞬间膨胀（Swelling）并迅速开裂（最有可能发生在100°C和Tg之间），参考文章开头的图表，100°C以上的水蒸气压力（psi）会成比例增加。
通常，片材X和Y的CTE（膨胀系数）比较稳定，约为15-16ppm/°C。此外，板内隐藏的水分也会成为树脂的增塑剂，与外在的水分一起，助长避邪。
当树脂的温度超过Tg点时，就会变成橡胶状态。这时候“水”成分已经变成了爆板的配角，此时的大部分水分应该已经蒸发成水蒸气了。此外，橡胶状态柔软，不易爆炸。
PCB的“水”从何而来？
既然“水”对爆板来说如此重要，那我们就得研究一下水是从哪里来的。根据我们一般的理解和认知，大部分“水”可能来自外界，在PCB制造过程中可能会被吸入并粘附。，或PCB在存放时逐渐扩散到环境中；但板子内部结构容易藏水也是可能的原因之一；还有一点你可能想不到，PCB树脂的分子式还隐藏着水分子，加热后会自行产生水分。因此得出结论，板子吸“水”蓄水的地方有：
树脂分子本身的结构水（树脂分子结构中有远离极性的隐藏水分子，只要化学式中含有OH，就有机会形成水）。
树脂和玻璃纤维的界面很容易积水（板子是由一块树脂和一块玻璃纤维经经纬编织而成。如果编织得不够密，就会有空隙。一般，建议使用透气性低的平纤维布，不易积水）。

树脂与铜箔的界面也容易藏水。
水可能会被困在电路板的空腔中。
PCB吸水防爆板改进方案-烘烤
由于“水”是PCB爆炸的主要原因，所以大部分爆炸问题可以通过去除PCB中的水分来解决，而【烘烤】是去除PCB的最佳方法。 PCB 外部的水分。由于烘烤的目的是去除水分，因此烘烤条件最好满足以下要求：
烘烤温度加热到100℃以上（建议105℃，因为烤箱的温度会出错），使水可以变成水蒸气，很容易消散。
烘烤时，最好将每个盘子分开放置，这样水分更容易蒸发。如果PCB重叠，水分将无法有效逸出。
烤箱必须有排气装置，否则烘烤时将烤箱内的蒸汽全部排出是无用的。
从PCB板的选择和工艺控制吸水条件
虽然烘烤是改善裂纹板最好的方法，但烘烤不仅浪费时间，而且浪费设备和人力，Tg值会下降也是一个问题PCB烘烤后。开始管理吸水条件。
如果板本身是极性的，很容易吸水。尽量选择不吸水的树脂，防止板材吸水。
可以使用开放（平）纤维布。减少树脂和玻璃纤维界面之间的间隙，以减少容易储水的可能性。（下图只是示意图，不是真正的玻纤布。基本上是由两股经纬材料编织而成。如果经纬之间有缝隙，很容易藏湿气，所以空气透气性一般是用来检查它的密度的，密封性越好，透气性越小越不容易积水，高频线路板不存在损耗和信号不均等问题。）
图片仅为示意图，并非真正的玻纤布。它基本上是由两股经纬线材料交织而成。如果经纬之间有缝隙，很容易藏湿气，所以一般用透气度来检查它的松紧度。
PCB层压过程控制。对于PCB层压后烘烤后的多层板，可取样品用相同的方法和相同的机器测量两次Tg值；如果Tg 2 -Tg 1 的△Tg超过2~3°C（视差值而定），则表示层压过程的固化反应（硬化包括聚合和交联）尚未到位，而这种未固化的板材很容易吸水，容易开裂。

根据TM-650测试手册第2.4.24.1节中的TMA方法测量问题板的Tg值，并与供应商的规格值进行比较。如果实测值低于规格值5℃以上，则说明问题板有吸水性病变。树脂中的水分起到增塑剂的作用，不仅降低了Tg，而且使橡胶状态提前到来。
存放超过三个月的多层 PCB 可能会经历应力（来自压制）集中行为和吸水事实（这会增加 Z 膨胀）。应做好焊前烘烤（105℃+24小时）的防爆措施，或将一叠50块手机板压入氮气中185℃+70PSI烘烤2小时。客户端3个月以上的板子会先烘烤再焊接，这样可以减少板子的爆炸。烘烤不仅会增加成本，而且对 OSP 也是不利的。烘烤时，需要单独烘烤，以利于水分充分排出。