Le décollement des circuits imprimés est un défaut grave, caractérisé par la séparation des couches internes et la rupture de leur structure et de leur intégrité électrique. S'il n'est pas détecté rapidement, il peut engendrer des problèmes de fiabilité. Il est donc essentiel de connaître les facteurs qui provoquent ce décollement et les méthodes de prévention. Cet article explique ce qu'est le décollement des circuits imprimés, ses causes fréquentes et les moyens de le prévenir. Entrons dans le vif du sujet.
Qu'est-ce que le délaminage des PCB ?
Le délaminage des circuits imprimés (PCB) désigne la séparation des couches stratifiées de fibre de verre et de résine au sein d'un circuit imprimé. La plupart des PCB utilisent le FR-4 comme matériau de base ; ce matériau est composé de fibres de verre tissées liées par une résine époxy. En cas de délaminage, la liaison résine-fibre se dégrade, ce qui entraîne le décollement de la résine époxy des fibres de verre, ou la séparation entre les couches stratifiées adjacentes.
Cette séparation perturbe la connectivité électrique et le fonctionnement du circuit imprimé. Des fissures fracturent les fines pistes de cuivre entre les couches, interrompant les circuits. Un décollement plus important peut également provoquer des courts-circuits entre les couches précédemment isolées.
Ce défaut peut se manifester par des trous ou des cloques visibles à la surface du circuit imprimé, bien que dans certains cas, le délaminage soit interne et ne puisse être détecté que par analyse aux rayons X. Il est important de noter que le délaminage est plus fréquent sur les circuits imprimés multicouches à conception complexe, car ils comportent de multiples interfaces de collage entre les couches.
Délaminage des PCB vs rougeole
Bien que la délamination et le froissement soient visuellement similaires, ils diffèrent fondamentalement. La délamination forme des cloques dues à l'humidité emprisonnée dans les couches, ce qui peut gravement affecter le fonctionnement de la carte. Le froissement crée des points blancs dans le réseau de la carte, soit à cause d'une application insuffisante de résine, soit à cause de contraintes mécaniques. Un froissement mineur est tolérable et courant tout au long du cycle de vie d'une carte, mais généralement, il n'a aucun impact sur les performances, sauf s'il provoque des courts-circuits. La délamination, en revanche, affecte presque toujours négativement le fonctionnement. Ces deux problèmes trouvent leur origine dans la fabrication : la délamination est due à l'exposition à l'humidité et à un collage inadéquat ; le froissement, à une application incorrecte de résine.
5 causes fréquentes de délamination des circuits imprimés
Le délaminage peut avoir diverses causes, notamment des défauts de fabrication et des contraintes opérationnelles sur le terrain. Comprendre les causes profondes est essentiel pour prévenir de futurs incidents. Les facteurs courants contribuant au délaminage des circuits imprimés sont les suivants :
- Humidité excessive
L'une des principales causes du décollement des circuits imprimés est l'humidité. Même une petite quantité d'humidité emprisonnée dans la carte peut provoquer des fissures lorsque celle-ci est soumise à de hautes températures, car l'humidité se transforme en vapeur et se dilate. Dans de nombreux cas, un collage défectueux ou une colle insuffisante entre les couches de la carte permettent à l'humidité de s'infiltrer.
- Stress thermique
Des chauffages et refroidissements répétés entraînent des différences de dilatation et de contraction thermiques entre les couches du circuit imprimé. Ces décalages génèrent des contraintes mécaniques au fil du temps. De faibles variations de température lors des cycles de mise sous tension, ainsi qu'un chauffage rapide et localisé, peuvent provoquer un délaminage.
- Matériaux de mauvaise qualité
L'utilisation de matériaux de mauvaise qualité pour la fabrication de circuits imprimés augmente considérablement le risque de délamination. Ces matériaux présentent des formulations de résine défectueuses, une adhésion irrégulière des fibres de verre, une faible résistance au pelage et une adhérence insuffisante du cuivre, autant de facteurs qui diminuent la résistance des liaisons intercouches. Par conséquent, le circuit imprimé est plus susceptible d'absorber l'humidité et de subir des contraintes thermiques plus importantes lors des processus de fabrication et d'assemblage.
- Défauts du processus de laminage
Une adhérence insuffisante, un écoulement irrégulier de la résine, une contamination et des vides entre les couches peuvent créer des points faibles propices au délaminage. Ceci démontre l'importance d'un contrôle rigoureux des paramètres de la presse de laminage.
- Rayons de courbure excessifs
Mince, PCB flexibles Les surfaces soumises à des courbures serrées répétées subissent des contraintes intercouches localisées. L'utilisation de normes de rayons de courbure appropriées contribue à atténuer ce phénomène.
Risques de délamination des PCB
- Problèmes d'intégrité du signal
Le délaminage affecte l'isolation intercouche, ce qui provoque des interférences. Ce phénomène est particulièrement problématique dans les circuits numériques à haute vitesse, entraînant des réflexions, de la diaphonie et des inadéquations d'impédance. Par conséquent, l'intégrité et la stabilité du signal s'en trouvent compromises.
- Dégradation des performances électriques
Le décollement des circuits imprimés entraîne une diminution de la résistance d'isolement et une augmentation du courant de fuite, ce qui peut provoquer des dysfonctionnements, des courts-circuits, voire un incendie. Il s'agit d'un grave problème de sécurité, car ces défaillances électriques peuvent survenir sans prévenir.
- Réduction de la résistance mécanique
Une adhérence intercouche réduite compromet la résistance mécanique du circuit imprimé. Les cartes décollées sont sensibles aux contraintes physiques telles que les vibrations et la flexion, ce qui diminue la durabilité et la fiabilité du produit.
Comment Prévenir Délaminage ?
Grâce à la connaissance des causes profondes typiques, des mesures peuvent être prises pour minimiser les risques de délaminage dans les conceptions et la fabrication de circuits imprimés :
- Choix des matériaux
Rechercher des films de collage offrant une adhérence maximale sur toute la plage de températures de fonctionnement du produit final, y compris la résistance aux chocs thermiques. S'assurer que les résines entre les couches présentent un faible coefficient de dilatation thermique, comparable à celui des traces de cuivre, réduisant ainsi les contraintes dues aux écarts de dilatation. Exiger des fournisseurs qu'ils fournissent des données de tests de lots et des certifications de qualité de la résine. Tg, module et paramètres d'allongement.
- Contrôle de l'humidité
Les matières premières doivent être conservées dans des locaux de stockage équipés de dessiccateurs pour absorber activement l'humidité avant utilisation. Les circuits imprimés peuvent être précuits avant soudure afin d'éliminer toute humidité résiduelle. Le sol d'assemblage lui-même nécessite des contrôles environnementaux, tels que des déshumidificateurs, pour maintenir un taux d'humidité optimal. Il est également important de minimiser le temps d'exposition des matériaux à l'humidité ambiante.
- Évitez la surchauffe
Une surchauffe pendant le processus de soudage peut entraîner une contrainte thermique, susceptible de provoquer un délaminage. Utilisez des techniques de soudage appropriées, telles que brasage par refusion, et assurez-vous que les profils de température se situent dans la plage recommandée pour les composants et le PCB.
- Contrôles de processus
Contrôlez rigoureusement les vitesses de chauffage/refroidissement du laminage, les temps de maintien en température, les profils de pression de collage et les paramètres d'écoulement de la résine. Vérifiez la qualité du stratifié par analyse de microsections et tests destructifs de la force de collage après pressage.
- Des revêtements protecteurs
Installez revêtements conformes Doté d'une haute résistance aux produits chimiques, à l'humidité et à la température, il protège les circuits imprimés. Il assure une couverture complète du revêtement sur toutes les surfaces exposées pour une isolation optimale contre les agressions environnementales.
- Normes de rayons de courbure
À partir des données de tests de flexion, définissez et imposez des rayons de courbure minimaux pour la manipulation et l'installation des circuits imprimés afin d'éviter les contraintes excessives. Intégrez ces limites de rayon aux instructions d'assemblage et aux critères de contrôle qualité.
Réflexions finales
Le décollement des circuits imprimés est un problème de fiabilité critique qui dépend des matériaux, des procédés de fabrication, de la gestion thermique et des pratiques de manipulation. Dans la plupart des cas, la réparation professionnelle n'est ni rentable ni fiable, même si elle est possible dans des situations exceptionnelles.
En définitive, la réduction du risque de délamination est liée à une sélection rigoureuse des matériaux, à un contrôle strict des procédés et à une maîtrise efficace de l'exposition thermique pendant la cuisson. Fabrication de PCB et l'assemblage.
FAQ sur le délaminage des circuits imprimés
Qu’est-ce qui provoque le délaminage des circuits imprimés lors de la fabrication ?
Le délaminage des circuits imprimés est principalement causé par une hausse soudaine de la température, l'absorption d'humidité et l'incompatibilité du coefficient de dilatation thermique entre le cuivre et le matériau stratifié, en particulier dans les cartes multicouches.
Comment détecter le délaminage d'un circuit imprimé avant l'assemblage ?
Le décollement des circuits imprimés peut être détecté par inspection visuelle afin de vérifier la présence de cloques ou de décolorations à leur surface. Il peut également être identifié par inspection aux rayons X, qui permet de déceler une séparation des couches internes.
La délamination des circuits imprimés multicouches est-elle réparable ?
Dans la plupart des cas, le délaminage des circuits imprimés n'est pas entièrement réparable car la séparation des couches internes compromet l'intégrité structurelle et la fiabilité à long terme.
La cuisson des circuits imprimés empêche-t-elle le délaminage ?
Le passage au four des circuits imprimés permet de réduire efficacement le risque de délamination en éliminant l'humidité absorbée. Cependant, il ne peut empêcher totalement la délamination, car d'autres facteurs contribuent également à ce problème.
