PCB-delaminatie: alles wat u moet weten in PCBTok

Introductie

PCB-delaminatie is een probleem dat de elektronica-industrie al tientallen jaren teistert. Het kan ernstige problemen veroorzaken, maar het is niet iets waar je mee moet leven.

Als uw bord wordt gedelamineerd, kan dit duizenden dollars aan herbewerking en verloren productiviteitstijd betekenen. Dus wat is PCB-delaminatie precies? En hoe voorkom je dat het je boards overkomt?

PCB delaminatie

PCB-delaminatie Uitleg

Dit kan gebeuren wanneer er door beschadiging een verkeerde uitlijning is tussen meerdere lagen van het PCB-substraat , of wanneer de soldeermaskerlaag beschadigd is.

Delaminatie treedt op wanneer de laminaatlaag die de koperfolie en diëlektrische lagen bij elkaar houdt, begint te scheiden van zichzelf en van de andere lagen van de PCB.

Dit kan problemen veroorzaken met de verbindingen tussen componenten , vooral als deze zich dicht bij elkaar bevinden. Het kan ook leiden tot een elektrische schok als u iets aanraakt dat onder spanning staat terwijl een blootliggend printspoor nog steeds is verbonden met een circuit of batterij.

Wat veroorzaakt PCB-delaminatie?

Het wordt veroorzaakt door het falen van het soldeermasker, de laag die de kopersporen beschermt tegen corrosie en beschadiging. Om te begrijpen waarom dit gebeurt, is het handig om iets te weten over hoe PCB's worden gemaakt.

Printplaten worden over het algemeen gemaakt met een dubbelzijdig FR-4-substraat. Het substraat heeft aan beide zijden een dunne laag epoxyhars . Aan één zijde is een koperlaag aangebracht, die vervolgens is bedekt met een beschermende coating die oxidatie of corrosie tijdens gebruik voorkomt.

De beschermende laag aan één kant van de printplaat wordt een soldeermasker genoemd , omdat het doel ervan is te voorkomen dat soldeer zich hecht aan koperen gedeelten waar het niet hoort te worden gesoldeerd. Wanneer deze gedeelten bloot komen te liggen door delaminatie, kunnen ze een toegangspunt vormen voor water of andere verontreinigingen, wat corrosie kan veroorzaken en uiteindelijk na verloop van tijd tot defecten kan leiden.

Vocht op PCB

Vocht

Dit is de belangrijkste oorzaak van delaminatie van PCB's. Delaminatie treedt op wanneer er vocht tussen de lagen van een PCB komt, waardoor ze uit elkaar gaan en loskomen. Naarmate het vocht verdampt, kan het watermerken in de lagen achterlaten.

De meest voorkomende oorzaak van delaminatie van printplaten is een te hoge luchtvochtigheid. Vocht veroorzaakt condensatie en ijsvorming, wat kan leiden tot thermische schokschade aan de printplaat. Dit type schade kan na verloop van tijd of direct na een stroompiek delaminatie veroorzaken.

Thermische spanning op printplaat

Thermische spanning

PCB's kunnen gevoelig zijn voor thermische stress omdat ze zijn vervaardigd met behulp van lagen koper en andere materialen, die aan elkaar zijn gelijmd met een door warmte uithardende lijm.

Naarmate de temperatuur verandert, kan deze lijm minder effectief worden in het bij elkaar houden van planken. Het bord kan mogelijk nog normaal functioneren als het koud is, maar als het opwarmt, begint het te scheiden.

Delaminatie van PCB's kan ook gebeuren wanneer een fabrikant de juiste procedures niet volgt of kwaliteitsmaterialen gebruikt in zijn productieproces.

Slecht productieproces

Dit kan ook leiden tot delaminatie van de printplaat. Bij de productie van een printplaat doorloopt deze verschillende stappen, waaronder etsen , galvaniseren en printen. De kwaliteit en reinheid van deze processen kunnen de integriteit en duurzaamheid van het materiaal beïnvloeden.

Als uw printplaat tijdens de assemblage delamineert , betekent dit dat er een probleem is opgetreden in een of meer van deze fasen van het productieproces. Dit kan te wijten zijn aan een gebrek aan de juiste training of ervaring bij de fabrikant, of misschien hebben ze geen hoogwaardige materialen of apparatuur gebruikt.

Een goede fabrikant zorgt er altijd voor dat zijn werknemers goed zijn opgeleid en ervaren in alle aspecten van het productieproces voordat ze aan uw bestelling beginnen. Op deze manier kunnen ze ervoor zorgen dat alles soepel verloopt zonder fouten of problemen onderweg!

Materialen van lage kwaliteit

Het probleem van de delaminatie van PCB's is terug te voeren op een aantal factoren, waarvan de meest prominente materialen van lage kwaliteit zijn. Wanneer de kwaliteit van uw PCB's laag is, is de kans groter dat ze kapot gaan en beginnen te scheiden.

Naast het gebruik van materialen van mindere kwaliteit voor uw PCB's, kunt u ook de kans op delaminatie vergroten door geen gebruik te maken van de juiste technieken om ze te hanteren. Als u uw PCB's niet goed vasthoudt wanneer u ze van de ene plaats naar de andere verplaatst, of als u ze op harde oppervlakken laat vallen of ze blootstelt aan extreme temperaturen, kan dit schade veroorzaken die leidt tot delaminatie.

Onjuist type FR-4 Tg-materialen

Het is belangrijk om het juiste type FR-4 Tg -materiaal te gebruiken bij de productie van printplaten. FR-4 Tg-materiaal is een soort epoxyhars die wordt gebruikt bij de constructie van printplaten. De juiste keuze van FR-4 Tg-materiaal voor uw eindproduct is cruciaal, omdat dit de duurzaamheid van uw printplaten op de lange termijn beïnvloedt.

Als u ervoor kiest om een verkeerd type FR-4 Tg-materiaal te gebruiken, kan dit ertoe leiden dat uw printplaten delamineren en voortijdig uit elkaar vallen. Dit kan problemen opleveren met de betrouwbaarheid en levensduur, wat voor u als fabrikant tot hogere kosten zal leiden.

Delaminatie versus Measling

Delaminatie versus Measling-verschil

Zoals eerder besproken, is delaminatie een scheiding van de lagen van uw PCB-basismaterialen, waardoor openingen of luchtbellen ontstaan die op blaren lijken. Dit gebeurt in het productieproces wanneer er ongewenste warmte of vochtigheid in uw printplaat aanwezig is.

Measling is een indicatie van het uiteenvallen van stukken in het weefsel aan de binnenkant van het bord. Measling kan gering en aanvaardbaar zijn zolang het niet frequent voorkomt of als het geen geleiders en soldeerogen overbrugt. Stress tijdens de productie kan vermalen veroorzaken.

Soorten tests om delaminatie te meten

Er zijn verschillende soorten tests die kunnen worden gebruikt om delaminatie te meten. De meest voorkomende is scanning akoestische microscopie en thermomechanische analyse. Deze tekenen omvatten luchtbellen, scheuren en andere afwijkingen in de coatinglaag.

Akoestische microscopie scannen

Een niet-destructieve testmethode die ultrasone golven gebruikt om de dikte van materialen te meten. Het is vooral handig voor het detecteren van delaminatie, dat is wanneer twee gebonden oppervlakken scheiden.

Bij deze test wordt een laser gebruikt om het oppervlak van het materiaal te scannen. De laser kan een topografische kaart van het monster maken, waardoor onderzoekers kunnen vaststellen of er scheuren of andere defecten aanwezig zijn. Dit is een van de meest gebruikte methoden om delaminatie in composieten op te sporen.

Thermomechanische analyse

Deze test meet hoeveel energie er nodig is om een monster te breken. Een thermomechanische analysator oefent druk uit op een monster en meet vervolgens hoeveel kracht er nodig is om het te breken. Als er geen delaminatie aanwezig is, zou deze test geen veranderingen in breekkracht of energie moeten onthullen.

Het wordt gebruikt om de mechanische eigenschappen van een materiaal te bepalen, inclusief de elasticiteit en sterkte. Het wordt vaak gebruikt om de delaminatie van materialen te meten en kan worden gebruikt om de kwaliteit van lijmen, coatings en andere producten te bepalen.

Parameters voor stresstesten

Het is belangrijk om duidelijke, consistente parameters te hebben om een nauwkeurige printplaat te krijgen die bestand is tegen perioden van grote vraag. Dit zijn de stresstestparameters om PCB-delaminatie te voorkomen:

Soldeervlottertest

Dit is een versnelde levensduurtest die de effecten simuleert van een soldeerverbinding onderworpen aan thermische cycli. De soldeerverbinding wordt onderworpen aan zes keer zoveel thermische cycli als bij een normale toepassing. Deze test wordt uitgevoerd bij 288°C, wat hoger is dan de typische bedrijfstemperatuur van de meeste elektronische componenten.

N passen in Reflow-simulatie

Een gebruikelijke testmethode is om het reflow-proces bij hoge temperatuur te simuleren door de printplaat meerdere keren op te warmen en af te koelen. In deze test wordt elke keer dat de printplaat wordt verwarmd en gekoeld, een "N-pass" genoemd. Het aantal passages waarin u geen delaminatie kunt zien, is uw maximaal toegestane aantal N-passes.

Interconnect-stresstest

Zonder de juiste tests kan de gemeenschappelijke modus vrij over het hele bord zwerven, waarbij de integriteit van sporen en pads vaak wordt vernietigd of bijna een storing wordt veroorzaakt. Door een Interconnect Stress Test uit te voeren, kan een ingenieur gemeenschappelijke modi eruit halen en zo deze problemen verminderen. Deze eenvoudige test kan worden uitgevoerd om miljoenen dollars aan productiekosten te besparen door voorafgaand aan de fabricage vast te stellen of de printplaten gevaar lopen.

Een test die de thermische cycluscondities simuleert waaraan een assemblage tijdens zijn levensduur zal worden onderworpen. Deze test wordt uitgevoerd door een statische kracht uit te oefenen op de printplaat (6X @ 230℃). De statische kracht wordt gedurende 10 seconden uitgeoefend en vervolgens gedurende 30 seconden losgelaten. Deze cyclus wordt gedurende één minuut herhaald. De testduur wordt op één minuut gehouden om ervoor te zorgen dat alle materiaaleigenschappen onder dezelfde omstandigheden worden getest.

Tijd bij 260 ℃ moet groter zijn dan 10 minuten

Om ervoor te zorgen dat je printplaat niet gaat delamineren, moet je ervoor zorgen dat de tijd bij 260℃ langer is dan 10 minuten.

De temperatuur van de printplaat tijdens het testen hangt af van het type epoxy dat bij de productie is gebruikt. Sommige epoxysoorten zijn hittebestendiger dan andere en vereisen een kortere tijd op een hogere temperatuur.

Hoe PCB-delaminatie te voorkomen

Het voorkomen van delaminatie van PCB's hangt af van precies weten wat de oorzaak was. Als u weet waardoor uw printplaat is gedelamineerd, kunt u stappen ondernemen om te voorkomen dat dit opnieuw gebeurt. Hier zijn enkele tips om delaminatie van PCB's te voorkomen:

Blijf droog

Delaminatie van PCB's is een veel voorkomend probleem bij printplaten, dat kan optreden wanneer de plaat wordt blootgesteld aan vocht of vochtigheid. Als je je printplaat voor langere tijd opbergt, is het belangrijk om hem droog te houden.

De beste manier om dit te doen, is door het bord in een afgesloten bak te bewaren zonder gaten of scheuren waardoor vocht zou kunnen binnendringen. U kunt ook een pakket met droogmiddel kopen en dit in de container met uw printplaat bewaren.

Oxide laag

Dit is de eerste verdedigingslinie tegen delaminatie. Het fungeert als een barrière tussen het bord en de koperen sporen, waardoor wordt voorkomen dat ze met elkaar in contact komen en kortsluiting veroorzaken.

Naarmate het bord na verloop van tijd beschadigd en versleten raakt, kan deze oxidelaag wegslijten en de kopersporen blootleggen. Als u zichtbare kopersporen op uw PCB's opmerkt, moet u stappen ondernemen om te voorkomen dat deze problemen zich in de toekomst voordoen.

Bakken van het bord

Het bakken van de printplaat voorafgaand aan de thermische verwerking is een gangbare praktijk in de printplaatindustrie. Deze stap is nodig omdat vocht tussen de koper- en diëlektrische lagen kan worden ingesloten en delaminatie kan veroorzaken tijdens het thermische proces.

Delaminatie treedt op wanneer de koperlaag scheidt van het diëlektricum en aanleiding geeft tot een elektrische kortsluiting. Het bakken van platen voorafgaand aan thermische verwerking helpt vocht en andere verontreinigingen van het plaatoppervlak te verwijderen, waardoor het risico van delaminatie tijdens thermische verwerking tot een minimum wordt beperkt.

Kwalificatie van leveranciers

Het voorkomen van delaminatie begint met het kiezen van een leverancier die aan uw behoeften kan voldoen en alle kwalificatietesten kan doorstaan. De leverancier moet printplaten kunnen leveren die acceptabel zijn voor uw proces en alle aanvullende tests die u nodig heeft, hebben doorstaan. In dit artikel wordt besproken waar u op moet letten bij een leverancier. Dit kwalificeert de leveranciers en hoe ze de boards die ze leveren kunnen testen.

Conclusie

De waarheid is dat delaminatie iedereen kan overkomen. Of u nu uw printplaten heeft ontworpen en vervaardigd, of alleen de montage heeft verzorgd. Je bent nog steeds verantwoordelijk voor het opsporen van mogelijke gebreken in de constructie van het bord. Het begint allemaal met de juiste ontwerptechnieken en planning, maar goed opletten tijdens het productieproces is net zo belangrijk. Hopelijk heeft dit artikel een beter idee gegeven over hoe je de tekenen in een vroeg stadium kunt herkennen, voordat ze later in dure problemen veranderen.

PCB-delaminatie: wat u moet weten