Расслоение печатной платы — это серьёзный дефект печатных плат, при котором внутренние слои разделяются, нарушая структурную и электрическую целостность. Если его не обнаружить на ранней стадии, это может привести к проблемам с надёжностью. Поэтому необходимо знать факторы, приводящие к расслоению печатной платы, и методы предотвращения этой проблемы. В этой статье объясняется, что такое расслоение печатной платы, его распространённые причины и методы предотвращения. Давайте начнём.
Что такое расслоение печатной платы?
Расслоение печатной платы (PCB) — это отслоение между ламинированными слоями стекловолокна и смолы внутри печатной платы. В большинстве печатных плат в качестве основного материала используется FR-4, состоящий из тканых стекловолокон, скрепленных эпоксидной смолой. В случае расслоения связь между смолой и волокном ухудшается, в результате чего эпоксидная смола отделяется от стекловолокон или происходит расслоение между соседними ламинированными слоями.
Это расслоение нарушает электрическую связь и функционирование печатной платы. Трещины разрушают тонкие медные дорожки между слоями, прерывая цепи. Дальнейшее расслоение также может привести к коротким замыканиям между ранее изолированными слоями.
Этот дефект может проявляться в виде явных отверстий или вздутий на поверхности печатной платы, хотя в некоторых случаях расслоение является внутренним и может быть обнаружено только с помощью рентгеновского анализа. Стоит отметить, что расслоение чаще встречается на многослойных печатных платах со сложной конструкцией, поскольку они содержат множество соединений между слоями.
Расслоение печатной платы против Мизлинга
Хотя расслоение и вспучивание похожи внешне, они принципиально различаются. Расслоение образует пузыри, вызванные влагой, запертой в слоях, что может серьезно повлиять на функциональность платы. Вспучивание создает белые пятна в структуре печатной платы либо из-за недостаточного нанесения смолы, либо из-за механического напряжения. Незначительное вспучивание допустимо и часто встречается на протяжении всего срока службы платы, но обычно не оказывает никакого влияния на производительность, если не замыкает проводники. Расслоение, напротив, почти всегда негативно влияет на функциональность. Обе проблемы берут начало на этапе производства: расслоение — из-за воздействия влажности и недостаточного сцепления; вспучивание — из-за неправильного нанесения смолы.
5 распространенных причин расслоения ПХБ
Расслоение может быть вызвано различными причинами, включая как производственные дефекты, так и эксплуатационные нагрузки в полевых условиях. Понимание основных причин является ключом к предотвращению будущих случаев. Распространенные факторы, способствующие расслоению печатных плат, включают:
- Чрезмерная влажность
Одной из основных причин расслоения печатных плат является влага. Даже небольшое количество влаги, попавшей внутрь платы, может привести к растрескиванию при воздействии высоких температур, поскольку влага превращается в пар и расширяется. Во многих случаях плохое сцепление или некачественный клей между слоями платы способствуют проникновению влаги.
- Тепловая нагрузка
Повторяющийся нагрев и охлаждение приводят к различиям в тепловом расширении и сжатии между слоями печатной платы. Эти несоответствия со временем создают механические напряжения. Медленные изменения температуры во время циклического включения питания, а также быстрый локальный нагрев могут вызвать расслоение.
- Низкокачественные материалы
Изготовление печатных плат из низкокачественных материалов может значительно увеличить риск расслоения. Такие материалы имеют дефектный состав смол, неравномерное сцепление стекловолокна, низкую прочность на отслаивание и недостаточную адгезию меди, что снижает прочность межслойного соединения. В результате печатная плата склонна к поглощению большего количества влаги и испытывает больше термических напряжений в процессе производства и сборки.
- Дефекты процесса ламинирования
Недостаточное сцепление, неравномерный поток смолы, загрязнение и пустоты между слоями могут создавать слабые места, склонные к расслоению. Это демонстрирует важность тщательного контроля параметров пресса для ламинирования.
- Чрезмерные радиусы изгиба
Тонкий, гибкие печатные платы При многократном изгибании на больших расстояниях возникают сфокусированные межслойные напряжения. Использование адекватных стандартов радиусов изгиба помогает снизить эти напряжения.
Риски расслоения ПХБ
- Проблемы целостности сигнала
Расслоение повлияет на межслойную изоляцию, что приведет к помехам сигнала. Это особенно проблематично в высокоскоростных цифровых схемах, приводя к отражению сигнала, перекрестным помехам и несоответствию импедансов. В результате это влияет на целостность и стабильность сигнала.
- Снижение электрических характеристик
Расслоение печатных плат приводит к снижению сопротивления изоляции и увеличению тока утечки, что может вызвать сбои в работе цепей, короткие замыкания или даже возможность возгорания. Это серьезная проблема безопасности, поскольку такие электрические неисправности могут произойти без предупреждения.
- Снижение механической прочности
Сниженное межслойное сцепление ухудшает механическую прочность печатной платы. Расслоившиеся платы подвержены физическим нагрузкам, таким как вибрация и изгиб, что снижает долговечность и надежность изделия.
КАК Предотвращать Расслоение?
Зная типичные основные причины, можно предпринять шаги по минимизации рисков расслоения при проектировании и производстве печатных плат:
- Выбор материала
Исследование связующих пленок с максимальной прочностью сцепления во всем диапазоне рабочих температур конечного продукта, включая стойкость к тепловому удару. Убедитесь, что смоляные материалы между слоями имеют низкие коэффициенты теплового расширения, соответствующие медным дорожкам, что снижает деформации несоответствия расширения. Требуйте от поставщиков предоставления данных испытаний партии и сертификатов качества смолы, Тг, модуль и параметры удлинения.
- регулирование влажности
Сырье должно храниться в складских помещениях с осушителями для активного поглощения влажности перед использованием. Платы можно предварительно обжечь перед пайкой, чтобы удалить остаточную влагу. Сам сборочный цех нуждается в контроле окружающей среды, например, в осушителях, чтобы поддерживать оптимально низкий уровень влажности. Также важно минимизировать время, в течение которого материалы подвергаются воздействию влажности окружающей среды.
- Избегать перегрева
Перегрев во время пайки может привести к термическому напряжению, которое в свою очередь может вызвать расслоение. Используйте соответствующие методы пайки, такие как оплавление пайкии убедитесь, что температурные профили находятся в рекомендуемом диапазоне как для компонентов, так и для печатной платы.
- Управление процессом
Тщательно контролируйте скорость нагрева/охлаждения ламинирования, время выдержки температуры, профили давления склеивания и параметры потока смолы. Проверьте качество ламината с помощью анализа микрошлифов и разрушающего испытания прочности склеивания после прессования.
- Защитные покрытия
Указывать конформные покрытия с высокой химической, влаго- и температурной стойкостью для защиты печатных плат. Обеспечить полное покрытие всех открытых поверхностей для полной изоляции от проникновения окружающей среды.
- Стандарты радиусов изгиба
На основе данных испытаний на изгиб определить и предписать минимальные радиусы изгиба для обработки и установки печатных плат, чтобы избежать перенапряжения. Включить ограничения радиуса в инструкции по сборке и критерии проверки качества.
Заключение
Расслоение печатной платы — это очень серьезная проблема, влияющая на надежность, и на нее влияют используемые материалы, методы производства, теплоотвод и способы обращения. Профессиональный ремонт в большинстве случаев не является экономически эффективным или надежным решением, хотя в исключительных ситуациях он возможен.
В конечном итоге, снижение риска расслоения связано с тщательным выбором материалов, строгим контролем технологического процесса и эффективным контролем термического воздействия во время изготовления. Производство печатных плат и сборка.
Часто задаваемые вопросы о расслоении печатных плат
Что вызывает расслоение печатных плат в процессе производства?
Расслоение печатных плат в основном вызвано резким повышением температуры, поглощением влаги и несовместимостью коэффициентов теплового расширения между медью и ламинированным материалом, особенно в многослойных платах.
Как можно обнаружить расслоение печатной платы до сборки?
Расслоение печатной платы можно обнаружить с помощью визуального осмотра, проверяющего наличие вздутий или изменения цвета на поверхности платы. Также его можно выявить с помощью рентгеновского контроля, который проверяет наличие внутреннего расслоения слоев.
Возможно ли устранить расслоение печатной платы в многослойных платах?
В большинстве случаев расслоение печатной платы не подлежит полному ремонту, поскольку разделение внутренних слоев ставит под угрозу структурную целостность и надежность в долгосрочной перспективе.
Предотвращает ли термическая обработка печатных плат расслоение?
Термообработка печатных плат может эффективно снизить риск расслоения за счет удаления впитанной влаги. Однако она не может полностью предотвратить расслоение, поскольку на эту проблему влияют и другие факторы.
