裂缝的定义

  裂缝(Corner Crack),又称孔铜断裂。是制作成型后的线路板必须做热应力漂锡试验(288℃/10秒),以模拟线路板在后续的多种高温作业中的可靠性。一般FR-4基材的Tg值只在125℃~130℃左右,经历高温大热量的冲击下,势必会出现X、Y与Z等三个方向的剧烈膨胀,其中Z方向膨胀对通孔镀铜孔壁影响最大,对高纵横比(Aspect Ratio)的深孔尤其容易发生"裂缝"(Corner Crack)的故障。
  裂缝的原因当然是电镀铜层的高温Z延伸率(High Temp. Z longation)低于Z膨胀的实际状态,而在应力相对集中的外环转角处发生的断裂。
  IPC-6012裂缝定义图中,将孔壁镀铜层的断裂分成六种,事实上常见的也只有B类、C类和F类而已。

IPC-6012裂缝的定义示图

IPC-6012B裂缝的规定

IPC-6012B对裂缝的规定表
性 能1级2级3级
内层铜箔裂缝如未延伸穿透铜箔,仅允许孔一侧有C型裂缝不允许不允许
外层铜箔裂缝
(A、B型和D型裂缝)
不允许有D型裂缝。
允许有A型和B型裂缝
不允许有B型和D型裂缝。
允许有A型裂缝
不允许有B型和D型裂缝。
允许有A型裂缝
孔壁拐角裂缝
(E型和F型裂缝)
不允许不允许不允许

内环裂缝

  对于Class 2板类,IPC-6012对多层板漂锡试验所发生的内环破裂或微裂是不能允收的。"内环"破裂大多发生在漂锡那一面的次内层。发生的原因是由于该内层铜箔(Grade 1 电镀铜箔)耐不住高温热应力的拉扯。
  不过正常出货的喷锡板很少会发生"裂环"的,只有刻意做的"热应力"漂锡试验才会发生此种故障。

  • 内环裂缝1:
    内环裂缝切片图
    说明:左图为裂环切片影像图,右图为轻微内环破裂的情形。
  • 内环裂缝2:
    内环裂缝切片图
    说明:左图不但各内环拉裂,甚至拉到移位,而且互连延伸性能很好的电镀孔铜壁也拉断了。含湿气的样板只要一进锡锅就会劈哩叭啦的作响。右画面也是热胀强力猛拉后又不正常的迅速收缩,结果使内环被拉裂后又再缩回而造成错位,因而出现了裂环处断裂分离错位的怪异情形。

内层铜箔镀层裂缝

IPC-A-6000G规定

  • 允收:1级、2级、3级:
    无内层铜箔镀层裂缝切片图
    说明:内层铜箔镀层无裂缝,允收。
  • 拒收:2级、3级:
    内层铜箔镀层裂缝切片
    说明:内层铜箔镀层裂缝,拒收。

孔壁镀层裂缝

IPC-A-600G规定

  • 允收:1级、2级、3级:
    孔壁镀层无裂缝切片图
    说明:孔壁镀层无裂缝,允收。
  • 拒收:2级、3级:
    孔壁镀层裂缝切片图
    说明:孔壁镀铜层出现裂缝,拒收。

拐角裂缝

拐角裂缝(Corner Crack),也称为孔角断裂。根据IPC-A-600G规定如下。

  • 允收:1级、2级、3级:
    孔壁镀铜层无拐角裂缝切片图
    说明:孔拐角镀铜层未发生裂缝,允收。
  • 拒收:2级、3级:
    孔壁镀铜层拐角裂缝切片图
    说明:孔拐角镀铜层发生了破裂,拒收。
  • A型破裂:
    拐角裂缝之A型裂缝切片图
    说明:上面的两张拐角裂缝切片影像图均为裂缝。右图显示,一次焦磷酸铜已被拉断,而二次硫酸铜仍未拉裂。这种情况属IPC的"A破裂"。
  • 拐角裂缝切片:
    孔铜拐角裂缝切片图
    说明:刻意将裂缝处以1000X之明视与暗视放大详细观察,似乎可隐约体会到外环被Z膨胀猛力垂直掀起,斜向活生生拗断的过程。
    原因:这种裂缝可能有两种原因,其一是树脂Tg不足,以致Z膨胀太大;其二是电镀铜层的物理性能不良,尤其是"延伸率"太低,可从添加剂的上进行改善,才能彻底解决问题。
  • 拐角裂缝切片:
    拐角镀铜层裂缝切片图
    说明:左图出现一铜镀层断裂而二铜镀层全部断裂,而且孔壁已被弹开的情形。右图的也出现裂缝及弹开的双重故障。