CN103323505A - 一种耐离子迁移性能优劣的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐离子迁移性能优劣的评价方法，所述方法采用HAST测试，并调节HAST测试温度低于待测试材料Tg15～20℃，其余测试条件保持不变，进行耐离子迁移性能的测试。所述HAST评价方法能够快速、准确、有效地测试普通Tg材料，尤其是普通FR-4材料和普通CEM-3材料的耐离子迁移性能的优劣，解决了传统的CAF测试方法和HAST测试方法对于普通Tg材料测试存在的耗时长和精度不高的问题，从而为研究改善普通Tg材料的耐CAF性能提供了准确有效的检测依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐离子迁移性能优劣的评价方法，通过所述方法可以快速、准确识别普通Tg材料，尤其是普通FR-4材料或普通CEM-3材料的耐离子迁移性能的优劣。
背景技术
随着电子产品的轻薄短小化和高速化，PCB的层间距和孔间距变得越来越小，线路也越来越细密，PCB板的离子迁移也越来越成为人们关心的一个问题。离子迁移CAF（Conductive Anodic Filament）最早是由贝尔实验室的研究人员于1955年发现的，它是指金属离子在电场的作用下在非金属介质中发生的电迁移化学反应，从而在电路的阳极、阴极间形成一个导电通道而导致电路短路。一般认为，离子迁移分为两个阶段：第一阶段：树脂和增强材料在湿气的作用下，增强材料的处理剂水解而导致两者之间的结合而出现劣化或分离，此阶段属可逆反应，可通过干燥使之复原；第二阶段：在偏压的作用下，铜发生电化学反应，在线路图形间沉积形成导电通道，使线路间出现短路，严重地降低了绝缘基板的绝缘性能。
电子行业中，对印制电路板材料的耐离子迁移性能（耐CAF性能）的评估方法一般有两种，分别是CAF测试和HAST（High Accelerated Stress Tester）测试，两者的差异如下表1所示。
表1
由于具有快速评估材料的耐CAF性能的优势，HAST测试方法越来越被行业采用。目前较常用的HAST测试条件是120℃/85%RH，50VDC，或者温度更高的130℃/85%RH，100VDC。当采用这两种HAST测试条件来评估普通Tg材料，例如DICY固化的Tg为140℃的FR-4材料时，对应的测试结果存在测试数据不稳定、波动性大和不能区分差异性的问题，因此，HAST测试方法不能应用于普通FR-4材料当中，给研究改善普通FR-4材料的耐CAF性能的工作带来十分不利的影响。如表2所示为不同材料的HAST测试结果。
表2
在相对湿度保持不变的情况下，温度超过100℃时，温度越高，对材料的耐CAF性能测试的可靠性影响越大。这是因为水蒸气压力随温度升高而增大，水分子易于进入材料内部，HAST测试正是应用了这样的原理。也就是说材料耐吸潮性越好，理论上HAST测试结果也越准确，这也说明了现有的HAST测试只适合耐CAF性能较好的材料的原因。
现有的HAST测试条件中，测试温度120℃或者130℃接近普通Tg材料的Tg（120～140℃)。一方面，玻璃化转变温度Tg是链段开始运动的温度，这个时候分子链运动变化最为剧烈，分子链运动的剧烈会影响普通Tg材料在HAST测试中的稳定性，任意一点小的温度变化都会造成测试结果差别很大，从而导致HAST测试结果波动变化大；另一方面普通Tg材料本身的耐CAF性能偏弱可能也是导致HAST测试结果波动变化大的原因之一。因此，研究一种可以快速、准确评估普通Tg材料的耐CAF性能的优劣的方法是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种耐离子迁移性能优劣的评价方法，通过所述方法可以快速、准确识别普通Tg材料，尤其是普通FR-4材料或普通CEM-3材料的耐离子迁移性能的优劣。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种耐离子迁移性能优劣的评价方法，所述方法通过采用HAST测试，并调节HAST测试温度低于待测试材料Tg15～20℃来实现。
在确定待测试材料的Tg之后，调节HAST的测试温度低于待测试材料Tg15～20℃，而相对湿度、电压等维持不变，分别为85%RH，50VDC，对待测试材料进行HAST测试，评价其耐离子迁移性能的优劣。
所述HAST测试温度可为低于待测试材料Tg16℃、17℃、18℃、19℃，作为优选技术方案，调节HAST测试温度低于待测试材料Tg15或20℃。
优选地，所述待测试材料的Tg为120～140℃，例如122℃、124℃、126℃、128℃、130℃、135℃、138℃，优选125～140℃，进一步优选125～135℃。
优选地，所述待测试材料为Tg为120～140℃的FR-4材料，例如Tg分别为122℃、124℃、126℃、128℃、130℃、135℃、138℃的FR-4材料，优选Tg为125～140℃的FR-4材料，进一步优选Tg为125～135℃的FR-4材料。
优选地，所述待测试材料为Tg为120～140℃的CEM-3材料，例如Tg分别为122℃、124℃、126℃、128℃、130℃、135℃、138℃的CEM-3材料，优选Tg为125～140℃的CEM-3材料，进一步优选Tg为125～135℃的CEM-3材料。
示例性的HAST测试条件例如：待测试材料Tg为120℃，测试温度为105℃、100℃、104℃、103℃、102℃；待测试材料Tg为140℃，测试温度为125℃、120℃、121℃、122℃、123℃、124℃。
调节HAST测试温度低于待测试材料Tg15～20℃，避开了普通Tg材料的Tg（120～140℃），解决了现有测试条件中测试数据不稳定、波动性大和不能区分差异性的问题，提高了HAST测试结果的可靠性和稳定性，实现了快速、准确、有效地区分不同材料间的耐CAF性能的差异。
示例性的利用HAST测试评价普通Tg材料的耐离子迁移性能优劣的方法如下：
（1）设定HAST测试条件：根据待测试材料的Tg，将HAST测试温度设定为低于待测试材料的Tg15～20℃，湿度为85+/-3%RH，电压50VDC；
（2）根据现有技术所公开的接线方式将待测试材料的CAF测试图形连接好测试电极，放入HAST测试仪内，在步骤（1）条件下进行HAST测试；
（3）每隔1h记录样品的电阻值情况，当电阻值下降到1.0×105Ω，判为失效，至所有样品都出现失效，即可结束HAST测试。
本发明所述的普通Tg材料，指Tg为120～140℃的材料。所述普通FR-4材料或普通CEM-3材料，指Tg为120～140℃的FR-4材料或CEM-3材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
所述HAST评价方法能快速、准确、有效地测试普通Tg材料，尤其是普通FR-4材料和普通CEM-3材料的耐离子迁移性能的优劣，解决了传统的CAF测试方法和HAST测试方法对于普通Tg材料测试时存在的耗时长和精度不高的问题，提高了HAST测试结果的可靠性和稳定性，实现了快速、准确、有效地区分不同材料间的耐CAF性能的差异，从而为研究改善普通Tg材料的耐CAF性能提供了准确有效的检测依据。
附图说明
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1：本发明实施例1中的CAF测试图形；
图2：实施例1中不同样品的失效时间；
图3：实施例1中不同样品的平均失效时间；
图4：实施例3中四种不同普通Tg材料HAST测试结果（0.60mm Pitch）；
图5：实施例3中四种不同普通Tg材料HAST测试结果（0.75mm Pitch）。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
将四种普通Tg的FR-4材料（分别记为A、B、C和D，且Tg均在120～140℃）分别加工成1.6H/H双面板CAF测试图形，如图1所示。A、B、C和D每种样品分别测试两片，分别记为样品-1和样品-2，每片均连接孔间距最小的0.60mm Pitch和0.75mm Pitch位置。
根据待测试材料A、B、C和D的Tg，分别将HAST测试温度设定为低于待测试材料的Tg的15℃，湿度为85+/-3%RH，电压50VDC。
将测试样品放入HAST测试仪内，在上述测试条件下进行HAST测试，每隔1h记录样品的电阻值情况，当电阻值下降到1.0×105Ω，判为失效，至所有样品都出现失效，即可结束HAST测试。
表3为四种普通Tg材料通过HAST测试所得到的失效时间（h）。
表3：不同待测试材料的失效时间，h
其中，D材料中均为500，表示在经过500小时后，D材料仍未发生失效。
根据表3测试结果，能明显区分出四种普通FR-4材料的耐CAF性能排序为：D>C>B>A。
实施例2
将四种普通Tg的CEM-3材料（分别记为E、F、G和H，且Tg均在120～130℃）分别加工成1.6H/H双面板CAF测试图形。E、F、G和H每种样品分别测试两片，分别记为样品-1和样品-2，每片均连接孔间距最小的0.60mm Pitch和0.75mm Pitch位置。
根据待测试材料E、F、G和H的Tg，分别将HAST测试温度设定为低于待测试材料的Tg的20℃，湿度为85+/-3%RH，电压50VDC。
将测试样品放入HAST测试仪内，在上述测试条件下进行HAST测试，每隔1h记录样品的电阻值情况，当电阻值下降到1.0×105Ω，判为失效，至所有样品都出现失效，即可结束HAST测试。
表4为四种普通Tg材料通过HAST测试所得到的失效时间（h）。
表4：不同待测试材料的失效时间，h
其中，G材料中均为300，表示在经过300小时后，G材料仍未发生失效。
根据以上测试结果，能明显区分出四种普通CEM-3材料的耐CAF性能排序为：G>H>F>E。
实施例3
采用四种不同普通Tg的FR-4材料（分别为（FR-4-86、NP-140TL、S1141，S1141KF），且Tg均在120～140℃）分别加工成1.6H/H双面板CAF测试图形，如图1所示。每种样品分别测试10片，分别记为样品-1、样品-2样品-3、样品-4、样品-5、样品-6、样品-7、样品-8、样品-9和样品-10，每片均连接孔间距最小的0.60mm Pitch和0.75mm Pitch位置。
根据待测试材料的Tg，分别HAST测试温度设定为低于待测试材料的Tg的15℃，湿度为85+/-3%RH，电压50VDC。
将测试样品放入HAST测试仪内，在上述测试条件下进行HAST测试，每隔1h记录样品的电阻值情况，当电阻值下降到1.0×105Ω，判为失效，至所有样品都出现失效，即可结束HAST测试。
表5为上述材料通过HAST测试所得到的失效时间（h）。
表5：不同的普通Tg材料的失效时间，h
根据以上测试结果，能明显区分出四种普通FR-4材料的耐CAF性能排序为：S1141KF>S1141>NP140TL>FR-4-86。
通过上述实施例，可以得知，本发明所述的HAST测试方法能够快速、准确、有效地测试普通Tg材料，尤其是普通FR-4材料和普通CEM-3材料的耐离子迁移能力的优劣。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (5)
1.一种耐离子迁移性能优劣的评价方法，其特征在于，所述方法通过采用HAST测试，并调节HAST测试温度低于待测试材料Tg15～20℃来实现。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，调节HAST测试温度低于待测试材料Tg15或20℃。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待测试材料的Tg为120～140℃，优选125～140℃，进一步优选125～135℃。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述待测试材料为Tg为120～140℃的FR-4材料，优选Tg为125～140℃的FR-4材料，进一步优选Tg为125～135℃的FR-4材料。
5.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述待测试材料为Tg为120～140℃的CEM-3材料，优选Tg为125～140℃的CEM-3材料，进一步优选Tg为125～135℃的CEM-3材料。
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| CN103743974A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-23 | 广州兴森快捷电路科技有限公司 | 可靠性测试板以及印制电路板的耐caf性能测试方法 |
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