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PCB電路板會發生爆板(popcorn)或分層(Delamination)的主要原因不外乎一板材吸水二α2/z-CTE太大這兩大類，而「板材吸水」所造成的爆板更占了70%的不良，其他原因如PCB結構之漲縮不均，冷熱不均、制程受傷與黑化不良…等雖然也不能排除其可能性，但其比率都不太高就是了。

 

為什么「水」是造成PCB爆板的主要原因？

「水」在100°C以下的時候對爆板的影響不大。

當溫度超過100°C后，「水」就會成為樹脂的可塑劑。 

樹脂吸水較多時Tg會下降（△Tg應該小于5°C）且橡膠態會提早到來，將引發板材Z方向瞬間腫脹(Swelling)而快速開裂（100°C～Tg之間最容易發生），參考文章最前面的圖表，水蒸氣超過100°C后的氣壓(psi)將成等比級數增加。 

通常板材的X與Y之CTE(膨脹系數)較穩定，約在15～16ppm/°C之間。另外，板材內的隱性水份也會變成樹脂的可塑劑，與外部的水份一起助紂為虐。

當樹脂溫度超過Tg點之后，就會轉變為橡膠態，這時候「水」份對爆板已經轉變成為配角，而且這時候的水份也大多已經該變成水蒸氣蒸發掉了，再說橡膠態是軟的，也不容易有爆板才對。

 

PCB的「水」從哪里來？

既然「水」對爆板這么重要，那我們得好好研究一下水從哪里來，就我們普遍的了解與認知，大部分的「水」可能都來自于外界，可能是在PCB制程時吸入附著，或是PCB存放時從環境中逐漸擴散(Diffusion)進入；但板材內部結構容易藏水也是可能的原因之一；另外一個你可能想不到的，PCB樹脂的分子式里也藏著水分子，加熱之后會自行產生水分。所以總結板材吸「水」及藏水處有：

樹脂分子本身具有的結構水（樹脂分子結構遠本具極性(polarity)處已經隱含水分子，只要化學式中含有OH就有機會形成水）。

樹脂與玻璃纖維介面處容易藏水（板材使用一條樹脂與一條玻璃纖維用經緯編織而成，如果編織不夠密實，就會有縫隙，一般建議選用低透氣率的扁纖布比較不易藏水）。

樹脂與銅箔介面處也容易藏水。

板材的空洞處會藏水。

 

PCB吸水爆板的改善方案－烘烤

既然「水」是造成PCB爆板的主要原因，所以只要把PCB內的水分去除應該就可以解決大部分的爆板問題了，而【烘烤】則是去除PCB外部水份的最佳方法。既然烘烤的目的是在去除水份，所以烘烤的條件最好要符合下面的要求：

烘烤的溫度加熱到100°C以上一點點的地方（建議105°C，因為烤箱的溫度會有誤差），讓水份可以變成水蒸氣可以比較容易散發掉。

烘烤時最好把每片板子分開來擺放，這樣水分才比較容易揮發掉。如果PCB重迭在一起，水份將無法有效逸出。

烤箱一定要有排氣裝置，否則烘烤時烤箱內全都是水蒸氣也沒有用。

 

從PCB板材的選擇及制程就開始管控吸水的條件

雖然烘烤是改善爆板的最佳方法，但是烘烤不但浪費時間，也浪費設備與人力，而且PCB烘烤之后Tg值會下降也是問題，比較好的方法是從PCB板材的選擇及制程就開始管控吸水的條件。

1. 板材本身如果有極性，就容易吸水。盡量選用不會吸水的樹脂來防止板材吸水。

2. 可以選用開(扁)纖布。減少樹脂與玻璃纖維介面的空隙，以降低容易藏水的可能性。（下面的圖片只是示意圖，并不是真正的玻纖布，基本上由經緯兩股材料交錯編織而成，經緯的交錯間如果有空隙，就容易藏水分，所以一般會以透氣性來檢查其密合度，密合度越好，透氣度越小，越不容易藏水，對高頻的電路板也比較沒有耗損及訊號不等一的問題。） 

圖片只是示意圖，并不是真正的玻纖布，基本上由經緯兩股材料交錯編織而成，經緯的交錯間如果有空隙，就容易藏水分，所以一般會以透氣性來檢查其密合度。

3. PCB壓合過程管控。PCB完成壓合與后烘烤的多層板，可以取試樣以相同方法、相同機臺量測兩次Tg值；凡Tg2-Tg1之△Tg超過2～3°C者（按不同板材而有異），即表示壓合制程之固化反應（Hardening含聚合與交聯）還不到位，此等未熟化之板類將容易吸水，也容易發生爆板。

4. 按TM-650試驗手冊2.4.24.1節TMA法去量測問題板之Tg值，并與供應商之規格值對比。凡實測值低于規格值5°C以上者，即表示問題板已存在吸水的病灶。樹脂中的水分形同可塑劑，不但會拉低Tg，還會讓橡膠態提早到來。

5. 存放超過三個月的多層PCB，可能會出現應力（來自壓合）集中行為以及吸水之事實（會增大Z脹）。需執行焊前烘烤（105°C+24小時）之防爆措施，或利用矯平機50片手機板一迭在氮氣中185°C+70PSI壓烤2小時。客戶端超過三個月的板類先烘烤再焊者將可減少爆板，烘烤不但增加成本且對OSP也不利。烘烤時需單片分開烘烤，以利水分充分排出。