电路板的故障机构落入三个群组:
?热所导致的故障-这方面以电镀通孔故障是最典型的范例
?机械性的故障
?化学性的故障-树枝状金属结构的成长是最典型的范例
电路板会受到各种热应力中,这些可能是延长曝露在高温下或是重覆性温度循环,都可能导致电路板故障。最重要的热应力来源是:
?印刷电路板制造中的热冲击与热循环:热冲击一般定义为温度升降速度高于?30度/秒,但还是包含任何够快的升降速率状态,温度差异扮演着重要的角色,例如:止焊漆聚合及喷锡。
?印刷电路板组装中的热冲击与循环:例如:胶液聚合、回焊、波焊以及重工使用恪铁、热风处理、融熔焊锡槽沾锡等
?运作中的周遭环境热循环,例如:从室内到室外的温差,或是地面到大气层间的温差,也可能是产品壳内高功率电子零件的热散失
受到这些热应力加速的主要电路板故障机构是,电镀通孔破裂、基材爆板剥离。镀通孔是电路板受到热循环最易受伤的部分,也是最频繁导致电路板运作中故障的位置。镀通孔包含安装零件孔及电气连结孔,右上图所示为一般通孔容易发生故障的位置。
多数有机树脂基材是非等向性的,在高于玻璃态转化温度Tg时具有高膨胀系数(C),在通孔厚度(Z)方向特别明显。因为温度超过Tg,膨胀系数爬升特别明显,比较多的热循环会导致Z方向较大应变,特别是在镀通孔位置。镀通孔功能类似铆钉会阻碍膨胀行为,但是铜孔壁受到应力可能会破裂而导致电气故障。下图帮助过高的温度在孔壁上增加的相关应变,故障可能发生在单一循环或者发生在逐步老化破裂模式。