Деламинация печатных плат означает отделение слоев внутри платы, что ослабляет структуру печатной платы и влияет на ее рабочие характеристики. Этот дефект обычно возникает во время производства печатных плат, сборки или даже на готовой голой печатной плате или полностью собранной печатной плате с электронными компонентами, поэтому очень важно выяснить, что его вызывает и как его предотвратить. В этом блоге мы расскажем вам о главных причинах деламинации печатных плат и о том, как ее предотвратить, что в конечном итоге позволит улучшить рабочие характеристики плат и избежать дорогостоящей переделки.
Каковы основные причины расслоения печатных плат?
Деламинация печатных плат может быть вызвана одной причиной или сочетанием нескольких факторов. Двумя основными причинами являются избыток влаги и повторяющиеся термические циклы. Кроме того, существуют и другие причины.
1. Причины поглощения влаги
Ламинированные материалы склонны к поглощению влаги, если они хранятся ненадлежащим образом, например, в условиях повышенной влажности. Во время производства печатных плат остаточная влага в ламинированном материале преобразуется в пар в ходе высокотемпературных процессов, таких как пайка оплавлением или пайка волной припоя. Результирующее расширение может вызвать расслоение печатных плат.
Хотя конструкторы могут стремиться уменьшить содержание смолы, чтобы снизить поглощение влаги, это не является хорошим решением. Недостаточное количество смолы может помешать адекватному смачиванию стекловолокна во время процесса ламинирования. Пространства между волокнами не могут быть заполнены, что приводит к образованию пустот или слабых участков сцепления внутри платы. В конечном итоге, расслоение печатной платы с большей вероятностью произойдет позже.
2. Причины повторяющихся термических нагрузок
Печатная плата (PCB) состоит из нескольких слоев меди и диэлектрика. Эти слои прочно соединяются между собой в процессе термореактивного ламинирования под высоким давлением и высокой температурой. Таким образом, она подвержена термическим нагрузкам.
Повторные термические циклы во время пайки или доработки могут легко привести к расслоению печатной платы, особенно если используемые материалы не выдерживают перепадов температуры. Даже после сборки печатной платы расслоение может произойти, если печатная плата продолжает подвергаться термическим нагрузкам выше температуры стеклования.
Расслоение печатной платы, вызванное термическими нагрузками, обычно происходит во внутренних слоях и не приводит к образованию пузырей или трещин в поверхностных слоях. Частота расслоения увеличивается. Это в значительной степени связано с широким использованием высокотемпературных бессвинцовых припоев, которые подвергают печатные платы более сильным термическим нагрузкам в соответствии с требованиями RoHS.
3. Причины процесса ламинирования
Ламинирование является ключевым процессом в производстве печатных плат, и ненадлежащий контроль процесса может легко привести к дефектам расслоения печатных плат. Напряжение, температура и время являются важными факторами, которые могут повлиять на прочность соединения.
При недостаточном давлении смолу трудно заполнить должным образом, поэтому соединительные слои имеют тенденцию к ослаблению. Однако чрезмерное давление может повредить внутреннюю схему. Слишком высокая температура может способствовать чрезмерному растеканию смолы, что может даже привести к ее разложению. Это снизит прочность соединения. Напротив, низкая температура может помешать полному плавлению смолы, что не позволит создать хорошее соединение. Если время ламинирования слишком короткое, это также увеличит риск расслоения печатной платы из-за неполного отверждения смолы.
4. Причины, связанные с материалами
При использовании некачественных материалов в печатных платах вероятность расслоения выше. Некачественные материалы более подвержены воздействию окружающей среды, термическим и механическим нагрузкам. Кроме того, важно выбрать правильный тип материала. Например, неподходящий материал FR-4 Tg может вызвать расслоение и отслоение печатной платы. Если Tg слишком низкая, она размягчается и снижает прочность соединения под воздействием термической нагрузки или переплавки. Когда Tg слишком высокая, но процесс ламинирования выполнен ненадлежащим образом, это приводит к плохой адгезии.
5. Причины механических нагрузок
В процессе сборки печатной платы физические нагрузки (изгиб, сгибание и другие нагрузки) могут повредить плату, приводя к появлению микротрещин. Эти микротрещины могут распространяться и в конечном итоге привести к расслоению печатной платы.
Как можно предотвратить расслоение печатной платы?
Как только вы поймете основные причины расслоения печатных плат, половина проблемы будет решена. После возникновения расслоения можно принять некоторые меры. Однако трудно гарантировать полный ремонт. Поэтому большинство мер по предотвращению расслоения печатных плат сосредоточено на профилактике.
Выпечка для удаления влаги
Выпечка печатных плат перед термической обработкой является распространенной профилактической мерой. Влага может легко задерживаться между диэлектрическим и медным слоями, что приводит к расслоению печатной платы. Процесс пайки волной припоя длится всего несколько секунд, в то время как пайка SMT может длиться от 60 до 120 секунд. Это означает, что у влаги есть больше времени для выделения, что увеличивает вероятность расслоения.
В процессе выпечки ламинат нагревается до высокой температуры и удерживается в таком состоянии в течение более длительного времени для удаления влаги. При выпечке следует помнить о следующих моментах:
- Температура выпечки должна быть выше точки кипения воды (100 градусов по Цельсию), обычно 105 градусов по Цельсию.
- Во время выпечки обеспечьте достаточный зазор между печатными платами, чтобы гарантировать хороший воздушный поток.
Производство и хранение в сухом помещении
Воздействие влажной среды на печатные платы увеличивает риск расслоения. Производители должны обеспечить отсутствие воды на протяжении всего производственного процесса. При длительном хранении печатных плат всегда держите их в сухом месте и храните в герметичных контейнерах.
Использование высококачественных и подходящих материалов
Высокоэффективный FR4 имеет более высокую температуру стеклования (Tg), чем стандартный FR4. Если печатные платы должны проходить несколько циклов пайки или подвергаются значительным перепадам температуры во время эксплуатации, идеальным вариантом будет материал с высокой Tg. Этот материал более подходит для бессвинцовых процессов и многократных термических циклов. Кроме того, выбор материалов (препрег, медная фольга и т. д.) должен соответствовать отраслевым стандартам и требованиям к конструкции.
Контролируемый производственный процесс ss
Во время производства проверьте профиль пайки оплавлением и параметры пайки волной, чтобы избежать расслоения печатной платы из-за чрезмерной тепловой нагрузки. Оптимизируйте параметры ламинирования (температура, время и давление) в соответствии со свойствами и структурой материала печатной платы. Наконец, также важно поддерживать оборудование для ламинирования в рабочем состоянии, чтобы обеспечить надежную точность и производительность.
Работайте с надежным производителем печатных плат
Чтобы предотвратить расслоение, работайте с надежными поставщиками, которые осуществляют строгий контроль качества и обеспечивают стабильную производительность. Поставщики должны соответствовать всем необходимым квалификационным требованиям и удовлетворять вашим потребностям, например, поставлять необходимые материалы и проходить указанные вами испытания.
Заключение
Деламинация печатных плат — это сложная проблема и серьезный дефект, который может возникнуть на любом этапе производства и даже во время эксплуатации. Она влияет на производительность, надежность и долговечность печатных плат. Однако понимание ее причин позволяет принять эффективные меры предосторожности, значительно снижающие риск деламинации. Кроме того, выбор опытного производителя печатных плат, такого как YONGVE, помогает обеспечить стабильную работу печатных плат в суровых условиях. По любым вопросам или проблемам, касающимся вашего будущего проекта, обращайтесь в MOKOPCB для получения консультации эксперта.
Часто задаваемые вопросы
- Что такое расслоение в печатных платах?
Это отделение слоев внутри печатной платы.
- Каковы общие признаки расслоения печатных плат?
При расслоении на слое паяльной маски могут появляться обширные участки обесцвечивания и пузырьки. Печатная плата может деформироваться, отслаиваться или даже выйти из строя.
- В чем разница между расслоением и меланизированием?
Деламинация — это отделение слоев печатной платы, более серьезная структурная проблема. В то время как мелирование означает появление белых пятен внутри стекловолоконной ткани. Его влияние относительно незначительно, но все же может ослабить механическую прочность.
- Какие испытания используются для оценки расслоения печатной платы?
Когда деламинация печатной платы появляется впервые, она происходит внутри платы и ее трудно заметить невооруженным глазом. К тому времени, когда вы заметите пузырьки на плате, функциональность печатной платы уже практически нарушена. Существует несколько методов тестирования, в том числе сканирующая акустическая микроскопия (SAM), термомеханический анализ (TMA), параметры стресс-тестирования и т. д.
- Можно ли устранить отслоение печатной платы?
Серьезное расслоение исправить сложно, но в некоторых случаях незначительные повреждения можно устранить с помощью следующих основных шагов:
- Найдите место отслоения невооруженным глазом.
- Очистите поврежденный участок, удалив мусор и загрязнения.
- Подвергните область воздействию тепла и давления, чтобы вновь соединить слои.
- Обеспечьте надлежащее отвердевание в контролируемой среде.
- Проведите электрические и механические испытания печатной платы, чтобы убедиться, что она соответствует требуемым спецификациям.
