所有材料都随温度变化而膨胀和收缩,这称为热膨胀系数 (CTE)。CTE 表示为每摄氏度的百万分之几变化,显示为 (ppm/℃)。层压板膨胀的位置和方式以不同的方式影响印刷电路板的运行。如果任何组件对其焊接到的PCB印刷电路板的膨胀敏感,则表面平面的 xy 膨胀会产生严重后果。
大型硅芯片封装 (LBGA) 等组件可能会损坏焊点,因为PCB印刷电路板的膨胀速率 (18 ppm/℃) 高于仅以 6 ppm/℃膨胀的大硅芯片。膨胀的反复失配会在焊点上产生剪切力,随着时间的推移会导致应力和微裂纹,经过足够数量的热测试循环(通常为 -65℃至 +125℃)后,最终会导致加工硬化焊点本身的焊料和开裂。由此产生的间歇性设备功能在要求高可靠性的热情况下是不可接受的,例如军用武器系统或医疗设备。
在多次加热循环中,例如在组装过程中焊接循环过多,温度过高(即超过玻璃化转变温度 – Tg)也会加剧温带变化。例如,一个热循环来波峰焊pcb,一个热循环来焊接芯片,第三个热循环来焊接大电容器。在PCB的制造和组装中,限制超过Tg的热循环非常重要,因为它会影响未来工作热循环的次数。测试表明,高于Tg的三个热组装循环相当于未来 1000 多个热循环到80摄氏度。
有更低的xy CTE层压板,可以减少PCB印刷电路板的膨胀并减少焊点开裂的机会。另一种方法是通过改进机柜和冷却方法的选择来控制PCB将面临的温度和热高低温循环次数。