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Introduzione
La delaminazione dei PCB è un problema che affligge l'industria elettronica da decenni. Può causare seri problemi, ma non è qualcosa con cui devi convivere.
Se la tua scheda viene delaminata, può significare migliaia di dollari in rilavorazioni e tempo di produttività perso. Quindi cos'è esattamente la delaminazione del PCB? E come puoi impedire che accada alle tue schede?
Delaminazione PCB
Spiegazione della delaminazione PCB
Questo può accadere quando c'è un disallineamento tra più strati del Substrato PCB a causa di danni o quando lo strato della maschera di saldatura è danneggiato.
La delaminazione si verifica quando lo strato laminato che tiene insieme la lamina di rame e gli strati dielettrici inizia a separarsi da se stesso e dagli altri strati del PCB.
Ciò può causare problemi con le connessioni tra componenti, soprattutto se sono molto vicini tra loro. Può anche causare scosse elettriche se si tocca qualcosa di vivo mentre una traccia esposta è ancora collegata a un circuito o a una batteria.
Cosa causa la delaminazione del PCB?
È causato dal guasto della maschera di saldatura, che è lo strato che protegge le tracce di rame dalla corrosione e dai danni. Per capire perché questo accade, è utile conoscere un po' come vengono realizzati i PCB.
I PCB sono generalmente realizzati con un materiale di substrato FR-4 a doppia faccia. Il substrato ha un sottile strato di resina epossidica su entrambi i lati. Uno strato superiore di rame viene applicato su un lato e poi ricoperto da un rivestimento protettivo che impedisce l'ossidazione o la corrosione durante l'uso.
Il rivestimento protettivo su un lato della tavola si chiama a maschera di saldatura perché il suo scopo è impedire che la saldatura si attacchi alle aree di rame dove non dovrebbe essere saldata. Quando queste aree diventano esposte a causa della delaminazione, possono fornire un punto di ingresso per l'acqua o altri contaminanti che possono causare corrosione e infine portare a guasti nel tempo.
Umidità sul PCB
Umidità
Questa è la causa principale della delaminazione del PCB. La delaminazione si verifica quando l'umidità penetra tra gli strati di un PCB, facendoli separare e staccarsi. Man mano che l'umidità evapora, può lasciare filigrane negli strati.
La causa più comune di delaminazione del PCB è l'eccesso di umidità. La presenza di umidità provoca condensazione e glassa, che possono causare danni da shock termico alla tavola. Questo tipo di danno può causare la delaminazione nel tempo o immediatamente dopo a energia impennata.
Stress termico su PCB
Stress termico
I PCB possono essere soggetti a stress termico perché sono fabbricati utilizzando strati di rame e altri materiali, che sono incollati insieme con un adesivo termoindurente.
Quando la temperatura cambia, questo adesivo può diventare meno efficace nel tenere insieme le tavole. La scheda potrebbe essere ancora in grado di funzionare normalmente quando fa freddo, ma man mano che si riscalda inizierà a separarsi.
La delaminazione del PCB può verificarsi anche quando un produttore non segue le procedure adeguate o non utilizza materiali di qualità nel proprio processo di produzione.
Processo di produzione scadente
Processo di produzione scadente
Ciò può anche causare la delaminazione del PCB. Quando viene prodotto un PCB, deve subire diversi passaggi. Questi passaggi includono acquaforte, placcaturae stampa. La qualità e la pulizia di questi processi possono influenzare l'integrità e la durata del materiale.
Quando il tuo PCB viene delaminato durante montaggio, significa che si è verificato un problema con una o più di queste fasi del processo di produzione. Potrebbe essere dovuto alla mancanza di un'adeguata formazione o esperienza da parte del produttore, o forse non ha utilizzato materiali o attrezzature di alta qualità.
Un buon produttore si assicurerà sempre che i propri dipendenti siano adeguatamente formati ed esperti in tutti gli aspetti del processo di produzione prima di iniziare a lavorare sul tuo ordine. In questo modo possono garantire che tutto vada liscio senza errori o problemi lungo il percorso!
Materiali di bassa qualità
Materiali di bassa qualità
Il problema della delaminazione dei PCB può essere ricondotto ad alcuni fattori, il più importante dei quali è la scarsa qualità dei materiali. Quando la qualità dei tuoi PCB è bassa, c'è una maggiore probabilità che si rompano e inizino a separarsi.
Oltre a utilizzare materiali di qualità inferiore per i tuoi PCB, puoi anche aumentare la probabilità di delaminazione non utilizzando tecniche adeguate per maneggiarli. Se non tieni bene i tuoi PCB quando li sposti da un posto all'altro, o se li lasci cadere su superfici dure o li sottoponi a temperature estreme, questo può causare danni che portano alla delaminazione.
Tipo errato di materiali FR-4 Tg
Tipo errato di materiali FR-4 Tg
È importante utilizzare il tipo corretto di FR-4 Tg materiali durante la produzione di PCB. I materiali FR-4 Tg sono un tipo di resina epossidica utilizzata nella costruzione di PCB. È importante scegliere il corretto FR-4 Materiale Tg per il tuo prodotto finale perché può influire sulla tenuta dei tuoi PCB nel tempo.
Se si sceglie di utilizzare un tipo errato di materiale FR-4 Tg, i PCB possono delaminarsi e rompersi prematuramente. Ciò può causare problemi con la loro affidabilità e longevità, che porteranno a costi più elevati per te come produttore.
Delaminazione vs morbillo
Delaminazione vs differenza di morbillo
Come discusso in precedenza, la delaminazione è una separazione degli strati dei materiali di base del PCB, che crea spazi vuoti o bolle che sembrano vesciche. Ciò si verifica nel processo di produzione quando nel circuito stampato sono presenti calore o umidità indesiderati.
Il morbillo è un'indicazione della disintegrazione dei pezzi nella trama all'interno della tavola. Il morbillo può essere lieve e tollerabile purché non sia frequente o se non fa da ponte ai conduttori e agli occhi di saldatura. Lo stress durante la produzione potrebbe causare il morbillo.
Tipi di test per misurare la delaminazione
Esistono diversi tipi di test che possono essere utilizzati per misurare la delaminazione. Il più comune è la microscopia acustica a scansione e l'analisi termomeccanica. Questi segni includono bolle, crepe e altre anomalie nello strato di rivestimento.
Microscopia acustica a scansione
Microscopia acustica a scansione
Un metodo di controllo non distruttivo che utilizza le onde ultrasoniche per misurare lo spessore dei materiali. È particolarmente utile per rilevare la delaminazione, ovvero quando due superfici unite si separano.
Questo test utilizza un laser per eseguire la scansione del superficie del materiale. Il laser può creare una mappa della topografia del campione, che consente ai ricercatori di determinare se ci sono crepe o altri difetti. Questo è uno dei metodi più comuni per rilevare la delaminazione nei compositi.
Analisi termomeccanica
Analisi termomeccanica
Questo test misura quanta energia è necessaria per rompere un campione. Un analizzatore termomeccanico applica pressione a un campione e quindi misura la forza necessaria per romperlo. Se non è presente delaminazione, questo test non dovrebbe rivelare alcun cambiamento nella forza di rottura o nell'energia.
Viene utilizzato per determinare le proprietà meccaniche di un materiale, compresa la sua elasticità e resistenza. Viene spesso utilizzato per misurare la delaminazione dei materiali e può essere utilizzato per determinare la qualità di adesivi, rivestimenti e altri prodotti.
Parametri di stress test
È importante disporre di parametri chiari e coerenti per ottenere un circuito stampato accurato in grado di resistere a periodi di forte domanda. Questi sono i parametri di stress test per evitare la delaminazione del PCB:
Prova del galleggiante di saldatura
Prova del galleggiante di saldatura
Si tratta di un test di durata accelerata che simula gli effetti di un giunto di saldatura sottoposto a cicli termici. Il giunto di saldatura è sottoposto a un numero di cicli termici sei volte superiore a quello che subirebbe in una normale applicazione. Questo test viene eseguito a 288°C, che è superiore alla temperatura operativa tipica della maggior parte dei componenti elettronici.
N passaggi nella simulazione di riflusso
Un metodo di prova comune consiste nel simulare il processo di rifusione ad alta temperatura riscaldando e raffreddando il PCB più volte. In questo test, ogni volta che il PCB viene riscaldato e raffreddato, viene chiamato "N-pass". Il numero di passaggi in cui non è possibile vedere alcuna delaminazione è il numero massimo consentito di N passaggi.
Stress Test di interconnessione
Stress Test di interconnessione
Senza un test adeguato, la modalità comune è libera di vagare per l'intera scheda, spesso distruggendo l'integrità della traccia e del pad o causando un quasi guasto. Eseguendo un Interconnect Stress Test, un tecnico può estrarre modalità comuni e quindi ridurre questi problemi. Questo semplice test può essere eseguito per risparmiare milioni di dollari sui costi di produzione identificando prima della produzione se i circuiti stampati sono a rischio.
Un test che simula le condizioni dei cicli termici a cui sarà sottoposto un assieme durante la sua vita utile. Questo test viene eseguito applicando una forza statica al PCB (6X @ 230℃). La forza statica viene applicata per 10 secondi e poi rilasciata per 30 secondi. Questo ciclo si ripete per un minuto. La durata del test è mantenuta a un minuto per garantire che tutte le proprietà del materiale siano testate nelle stesse condizioni.
Il tempo a 260°C deve essere maggiore di 10 minuti
Per garantire che il circuito stampato non si delamini, è necessario assicurarsi che il tempo a 260 ℃ sia superiore a 10 minuti.
La frequenza delle onde ultrasoniche è misurata in kilohertz (kHz). Diverse frequenze puntano la grassa in modi leggermente diversi. Le frequenze più basse raggiungono la grassa più profonda, mentre le frequenze più alte lavorano più vicino alla superficie. temperatura del PCB durante il test dipende dal tipo di epossidico utilizzato nella sua fabbricazione. Alcuni epossidici sono più resistenti al calore di altri e richiedono meno tempo a temperature più elevate.
Come prevenire la delaminazione del PCB
Prevenire la delaminazione del PCB dipende innanzitutto dal sapere esattamente cosa l'ha causata. Se sai cosa ha causato la delaminazione del tuo PCB, puoi adottare misure per evitare che accada di nuovo. Ecco alcuni suggerimenti per prevenire la delaminazione del PCB:
Mantenere asciutto
Mantenere asciutto
La delaminazione del PCB è un problema comune nei circuiti stampati, che può verificarsi quando la scheda è esposta all'umidità. Se stai conservando la scheda per un lungo periodo di tempo, è importante tenerla asciutta.
Il modo migliore per farlo è tenere la tavola in un contenitore chiuso senza buchi o crepe che lascerebbero entrare l'umidità. Puoi anche ottenere una confezione di essiccante e conservarla all'interno del contenitore con il tuo PCB.
Strato di ossido
Strato di ossido
Questa è la prima linea di difesa contro la delaminazione. Funge da barriera tra la scheda e le piste di rame, impedendo loro di entrare in contatto tra loro e causare cortocircuiti.
Man mano che la scheda viene danneggiata e usurata nel tempo, questo strato di ossido può consumarsi ed esporre le tracce di rame. Se noti tracce di rame esposte sui tuoi PCB, dovrai adottare misure per evitare che questi problemi si verifichino in futuro.
Cottura della tavola
La cottura del cartone prima del trattamento termico è una pratica comune nell'industria dei PCB. Questo passaggio è necessario perché l'umidità può essere intrappolata tra i rame e strati dielettrici e causano delaminazione durante il processo termico.
La delaminazione si verifica quando lo strato di rame si separa dal dielettrico e dà luogo a un cortocircuito elettrico. La cottura dei pannelli prima della lavorazione termica aiuta a eliminare l'umidità e altri contaminanti dalla superficie dei pannelli, riducendo così al minimo il rischio di delaminazione durante la lavorazione termica.
Qualificazione del fornitore
La prevenzione della delaminazione inizia con la scelta di un fornitore in grado di soddisfare le vostre esigenze e superare tutti i test di qualificazione. Il fornitore deve essere in grado di fornire schede accettabili per il vostro processo e che abbiano superato eventuali test aggiuntivi di cui potreste aver bisogno. Questo articolo discuterà cosa dovresti cercare in un fornitore. Questo qualifica i fornitori e come testare le schede che forniscono.
Conclusione
La verità è che la delaminazione può capitare a chiunque. Sia che tu abbia progettato e prodotto i tuoi PCB, sia che tu abbia gestito solo l'assemblaggio. Sei ancora responsabile della cattura di potenziali difetti nella costruzione del tabellone. Tutto inizia con adeguate tecniche di progettazione e pianificazione, ma prestare molta attenzione durante il processo di produzione è altrettanto importante. Si spera che questo articolo abbia dato un'idea migliore di come individuare i segnali nella fase iniziale, prima che si trasformino in problemi costosi in seguito.
