PCBA组装爆板原因分析及预防--CTI参数要求的PCB

要弄清楚高CTI特殊印制板的使用，必须先了解CTI及其原理、覆铜板及PCB制作过程等。

CTI及其原理

CTI是指相比漏电很急指数或者相对漏电起痕指数，是指PCB板基材表面经受住50滴电解液而没有形成漏电哼唧的最高电压值，该值必须是25的倍数，是按IEC-112标准测试的。

覆铜板高分子固体绝缘材料基材档期表面受到带正负离子的溶液污染物的污染时，当外加一定电压的条件下，其表面的泄漏电流要比干净的表面大得多，根据热量公式Q=R*I的平方，当泄漏电流增大时，该泄漏电流产生的热量增大，蒸发潮湿污染物的速度加快，是高分子材料表面形成不均匀的干燥状态，导致局部表面形成干燥带或者干燥点。干区使表面电阻增大，这样电场就变得不均匀，进而产生闪络放点。在电场和热的共同作用下，促使绝缘体材料表面谈话，碳化物电阻小，促使施加电压的点击尖端形成的电场强度增大，因而更容易产生闪络放点。如此恶性循环，知道引起施加电压的电极间表面电阻破坏，形成导电渠道，产生漏电起痕。

覆铜板高分子固体绝缘材料基材一旦发生漏电起痕，即出现三种劣变现象，一是出现碳化的黑色树枝状导电通道，经过多次连续放点，导电通道连续增长，当两极被桥连起来时，材料便能发生击穿破坏；而是在多次放点作用下，材料着火，发生破坏；三是材料出现一些凹坑，当放点不断继续进行时，凹坑加深，产生电腐蚀，优势发生点击穿破坏，有时并不被击穿。

根据国际电工委员会664A、950标准和UL标准，按CTI值大小将绝缘材料分为六个等级。

设计对CT的选择

漏电起痕，简单的一句概括说明就是高分子固体绝缘材料在电场和电解液的联合作用下逐渐形成导电通路的过程。高分子固体绝缘材料抗漏电起痕的能力称为耐漏电起痕指数CTI。

在覆铜板的诸多性能中，耐漏电起痕性能参数作为一项重要的安全可靠性指标，已越来越为PCB设计者和整机电路板生产厂家所重视。CTI值低的覆铜板，在高压、高温。潮湿、污秽等恶劣环境下长时间使用，容易产生漏电起痕，绝缘层处在连续漏电破坏下，有时候会因基板材料的碳化而变成短路，从而影响到电子电器产品的安全使用寿命。一般的，普通纸基覆铜板好的CTI<150，普通符合基覆铜板和普通玻纤布基覆铜板的CTI为175~225，均满足不了电子电器产品更高安全性的使用要求。在IEC-950标准中对覆铜板的CTI和PCB的工作电压、最小导线距离的关系都做了规定，高CTI值的覆铜板不仅适合在高压、高温、潮湿、污秽等恶劣环境下使用，也非常适合制作高密度PCB，因为用高CTI值的覆铜板制作的PCB的线间距可允许更小。

随着人们对电子电器产品的使用安全可靠性要求越来越高，电子电器产品的使用环境越来越恶劣与其不确定性，特别是如果要求在高压、高温、潮湿、污秽等场合使用，其电子电器产品PCB设计就必须对耐电起痕性CTI有要求。安全可靠性是电子电器产品的品质保证的重要因素，PCB是构成产品的基础，PCB设计应根据需要选择合适的CTI值的印制板基材。

高CTI覆铜板的制作

从以上的导电起痕原理可知，这种高CTI的特殊覆铜板出现问题，造成后续使用的故障是严重的，必须做好覆铜板的制作生产的品质监控。

基于高CTI要求，覆铜板的制造必须采用耐漏电起痕性优异的环氧树脂和无机填料才能制造出CTI>600的PCB板材。这种覆铜板是一种多层层压板，板材性能须符合IPC-4101标准。

这种覆铜板的构成主要为环氧树脂及其固化物等的有机物、玻璃纤维等的无机物。玻璃纤维的成分是吕鹏硅酸盐，为无机物，不会碳化漏电起痕。而环氧树脂及其固化物等有机物则是板材漏电起痕的根本因素。其中低卤素或无卤素的环氧树脂对改善CTI值其决定性作用。在覆铜板的、制造过程中，无机填料的参杂量的掌握对改善CTI也有一定的作用。

板材的制作流程是这样的：树脂胶液的合成与配置（制胶）--玻纤布浸胶--浸胶玻纤布干燥--半固化片剪裁--叠层--压板成型（越热--热压--冷却）--剪切--包装。即主要过程就是以玻纤布含浸环氧树脂、固化剂、氢氧化铝、高效阻燃剂为主体的胶液经烘干制成高CTI面料，以玻纤纸含浸环氧树脂、固化剂、填料为主体的胶液经烘干制成芯料，按照高CTI面料+芯料（芯料张数决于板的厚度）+高CTI面料的顺序叠合，量面配置上铜箔，然后放入热压机中，经加热、加压制成高CTI值的覆铜层压板。

多层PCB用基材的组成是铜箔、半固化片、和芯板，下面是普通的覆铜板CEM-3与CTI>600的覆铜板S2600的CTI测试比较曲线。

从CTI.>600的覆铜板的制造技术性能来看，要求覆铜板的热应力指标在260摄氏度 20s的实验条件下不分层、不起泡。可见对于制成的PCB，经过正常制成的回流焊焊接、波峰焊焊接，出现爆版的情形就是板材的原因。

CTI>600的PCB制作

对于高CTI值的覆铜板在使用前要进行严格检验，在高CTI值的PCB的制造过程中，首先是对覆铜板进行裁剪，然后就是对裁剪的覆铜板进行烘板工序。这一工序虽然是PCB制造的通用工序，但在高CTI值的PCB制作中尤为重要。

烘板工序就是预热祛湿处理，即将覆铜板在高温箱中烘烤一段时间（注意板不能直接接触热源）。烘板的温度和时间需要根据板材厚度、面积大小及数量等加以确定，通常在120到130摄氏度之间。叠合板时，要防止杂物、尘埃等混入板间，预热祛湿处理的温度不得过高，过高的温度会造成覆铜板翘曲。以吸湿的覆铜板在祛湿处理时，若升温过急，材料中的水分膨胀，会使板材发生白斑、层间裂开（即爆版）等质量问题。

烘板的目的就是为了减少覆铜板的残余内应力，去除板内的湿气，改善PCB制造过程中产生的翘曲形变。

PCB的加工制作流程是这样的：切板--烘烤--内层图形转移（贴膜--曝光--显影--蚀刻--去膜）--层压（叠板--压合）--机械钻孔--金属化孔--外层图形转移（贴膜--曝光--显影）--图形电镀（镀铜+镀锡）--外层蚀刻（去膜--蚀刻--剥锡）--感光阻焊--表面处理--烘烤--包装。

在PCB加工过程中，如孔加工、孔金属化、图形制作、字符印制等，都会遇到对板的加热问题。在加工过程中，板受到吸湿（包括对有机溶剂、水等的吸收）再进行加热，如果加热条件控制不当就会出现板的层间剥离、白斑、铜箔脱落、起泡、翘曲等问题。因此要严格控制PCB制作过程中的各道加工工序的加热条件，防治因为热应力而出现不良，这也是这种高CTI值的特殊PCB的制作难点，不是任何印制电路板厂家都能生产的。

在PCB制作加工完成后的一个重要工序还是进行烘烤工序，增加印制板包装的密封性，最后在大包装内放置干燥剂。