PCB sluoksniavimas: ką reikia žinoti

Įvadas

PCB sluoksniavimasis yra problema, kuri dešimtmečius kamuoja elektronikos pramonę. Tai gali sukelti rimtų problemų, tačiau tai nėra kažkas, su kuo jūs turite gyventi.

Jei jūsų lenta atsisluoksniuoja, tai gali reikšti tūkstančius dolerių pertvarkymo ir prarasto produktyvumo laiko. Taigi, kas tiksliai yra PCB sluoksniavimas? Ir kaip galite neleisti, kad tai nutiktų jūsų lentoms?

PCB sluoksniavimas

PCB laminavimas

PCB delaminacijos paaiškinimas

Tai gali atsitikti, kai yra nesutapimų tarp kelių sluoksnių PCB substratas dėl pažeidimo arba kai pažeistas litavimo kaukės sluoksnis.

Delaminacija įvyksta, kai laminato sluoksnis, laikantis kartu vario foliją ir dielektrinius sluoksnius, pradeda atsiskirti nuo savęs ir nuo kitų PCB sluoksnių.

Dėl to gali kilti problemų dėl ryšių tarp komponentai, ypač jei jie yra labai arti vienas kito. Tai taip pat gali sukelti elektros smūgį, jei paliečiate ką nors gyvo, o atviras pėdsakas vis dar yra prijungtas prie grandinės ar akumuliatoriaus.

Kas sukelia PCB delaminaciją?

Tai sukelia litavimo kaukės, kuri yra sluoksnis, apsaugantis vario pėdsakus nuo korozijos ir pažeidimų, gedimas. Norint suprasti, kodėl taip nutinka, naudinga šiek tiek žinoti, kaip gaminami PCB.

PCB paprastai gaminami iš dvipusės FR-4 substrato medžiagos. Substratas turi ploną sluoksnį epoksidinė derva Iš abiejų pusių. Viršutinis šoninis vario sluoksnis padengiamas vienoje pusėje ir padengiamas apsaugine danga, kuri apsaugo nuo oksidacijos ar korozijos naudojimo metu.

Vienoje lentos pusėje esanti apsauginė danga vadinama a litavimo kaukė nes jo paskirtis yra neleisti lydmetaliui prisirišti prie vario vietų, kur jo negalima lituoti. Kai šios sritys tampa atviros dėl delaminacijos, jos gali būti vandens ar kitų teršalų, kurie gali sukelti koroziją ir ilgainiui sugesti, patekimo tašką.

Drėgmė

Drėgmė ant PCB

Drėgmė

Tai yra pagrindinė PCB skilimo priežastis. Delaminacija atsiranda, kai drėgmė patenka tarp PCB sluoksnių, todėl jie atsiskiria ir atsiskiria. Drėgmei išgaruodama, sluoksniuose gali likti vandens ženklų.

Dažniausia PCB skilimo priežastis yra drėgmės perteklius. Drėgmės buvimas sukelia kondensacija ir šerkšnas, dėl kurio jūsų lenta gali pažeisti šiluminį smūgį. Tokio tipo pažeidimai gali sukelti delaminaciją laikui bėgant arba iškart po a galia šuolis.

Terminis stresas

Šiluminis įtempis ant PCB

Terminis stresas

PCB gali būti linkęs į šiluminį įtempį, nes jie gaminami naudojant vario ir kitų medžiagų sluoksnius, kurie yra suklijuoti kartu su termiškai kietėjančiais klijais.

Keičiantis temperatūrai, šie klijai gali tapti mažiau veiksmingi sulaikant lentas kartu. Plokštė vis tiek gali normaliai veikti, kai šalta, tačiau kai ji įkaista, ji pradės atskirti.

PCB atsisluoksniavimas taip pat gali įvykti, kai gamintojas nesilaiko tinkamų procedūrų arba gamybos procese nenaudoja kokybiškų medžiagų.

Prastas gamybos procesas

Prastas gamybos procesas

Prastas gamybos procesas

Tai taip pat gali sukelti PCB delaminaciją. Kai gaminama PCB, ji turi būti atlikta keliais etapais. Šie žingsniai apima ofortas, nikeliavimasir spausdinimas. Šių procesų kokybė ir švara gali turėti įtakos medžiagos vientisumui ir ilgaamžiškumui.

Kai jūsų PCB atsisluoksniuoja surinkimas, tai reiškia, kad iškilo problema, susijusi su vienu ar daugiau iš šių gamybos proceso etapų. Taip gali būti dėl to, kad jūsų gamintojas neturėjo tinkamo mokymo ar patirties, o gal jie nenaudojo aukštos kokybės medžiagų ar įrangos.

Geras gamintojas visada pasirūpins, kad jų darbuotojai būtų tinkamai apmokyti ir patyrę visais gamybos proceso aspektais, prieš pradėdami dirbti su jūsų užsakymu. Taip jie gali užtikrinti, kad viskas vyktų sklandžiai, be klaidų ar problemų!

Žemos kokybės medžiagos

Žemos kokybės medžiagos

Žemos kokybės medžiagos

PCB sluoksniavimosi problema gali būti siejama su keliais veiksniais, iš kurių svarbiausi yra žemos kokybės medžiagos. Kai jūsų PCB kokybė yra žema, yra didesnė tikimybė, kad jie suges ir pradės atskirti.

Be to, kad PCB naudojate žemesnės kokybės medžiagas, taip pat galite padidinti delaminacijos tikimybę, jei nenaudojate tinkamų jų tvarkymo metodų. Jei netinkamai laikote savo PCB, kai juos perkeliate iš vienos vietos į kitą, arba numetate juos ant kietų paviršių arba veikiate ekstremaliose temperatūrose, tai gali sukelti žalą, dėl kurios gali išsisluoksniuoti.

Neteisingas FR-4 Tg medžiagų tipas

Neteisingas FR-4 Tg medžiagų tipas

Neteisingas FR-4 Tg medžiagų tipas

Svarbu naudoti tinkamo tipo FR-4 Tg medžiagos gaminant PCB. FR-4 Tg medžiagos yra epoksidinės dervos tipas, naudojamas PCB statybai. Svarbu pasirinkti tinkamą FR-4 Tg medžiaga jūsų galutiniam produktui, nes tai gali turėti įtakos jūsų PCB išsilaikymui laikui bėgant.

Jei pasirinksite naudoti netinkamo tipo FR-4 Tg medžiagą, dėl to jūsų PCB gali išsisluoksniuoti ir per anksti subyrėti. Dėl to gali kilti problemų dėl jų patikimumo ir ilgaamžiškumo, o tai padidins jūsų, kaip gamintojo, išlaidas.

Delaminacija vs Measling

Delaminacija vs Measling

Delaminacijos ir išmatavimo skirtumas

Kaip aptarta anksčiau, delaminacija yra jūsų PCB pagrindinių medžiagų sluoksnių atskyrimas, dėl kurio susidaro tarpai arba burbuliukai, kurie atrodo kaip pūslelės. Tai atsitinka gamybos procese, kai jūsų spausdintinėje plokštėje yra nepageidaujama šiluma arba drėgmė.

Sutirštėjimas rodo gabalų suirimą lentos viduje. Trūkumai gali būti nedideli ir toleruotini tol, kol jis nėra dažnas arba jei jis nejungia laidų ir litavimo angų. Stresas gamybos metu gali sukelti pykinimą.

Testų tipai delaminacijai matuoti

Yra keletas testų tipų, kuriuos galima naudoti delaminacijai matuoti. Labiausiai paplitusi yra skenuojanti akustinė mikroskopija ir termomechaninė analizė. Šie požymiai yra burbuliukai, įtrūkimai ir kiti dangos sluoksnio sutrikimai.

Skenuojanti akustinė mikroskopija

Skenuojanti akustinė mikroskopija

Skenuojanti akustinė mikroskopija

Neardomasis bandymo metodas, naudojant ultragarso bangas medžiagų storiui matuoti. Tai ypač naudinga nustatant delaminaciją, kai atsiskiria du surišti paviršiai.

Šis bandymas naudoja lazerį, kad nuskaitytų medžiagos paviršius. Lazeris gali sukurti mėginio topografijos žemėlapį, kuris leidžia tyrėjams nustatyti, ar nėra įtrūkimų ar kitų defektų. Tai vienas iš labiausiai paplitusių kompozitų delaminacijos nustatymo metodų.

Termomechaninė analizė

Termomechaninė analizė

Termomechaninė analizė

Šis bandymas nustato, kiek energijos reikia mėginiui sulaužyti. Termomechaninis analizatorius taiko mėginiui slėgį ir tada matuoja, kiek jėgos reikia jam sulaužyti. Jei delaminacijos nėra, šis bandymas neturėtų atskleisti jokių trūkimo jėgos ar energijos pokyčių.

Jis naudojamas medžiagos mechaninėms savybėms, įskaitant jos elastingumą ir stiprumą, nustatyti. Jis dažnai naudojamas medžiagų atsisluoksniavimui matuoti ir gali būti naudojamas klijų, dangų ir kitų gaminių kokybei nustatyti.

Testavimo nepalankiausiomis sąlygomis parametrai

Svarbu turėti aiškius, nuoseklius parametrus, kad tiksliai atspausdinta plokštė atlaikytų didelės paklausos laikotarpius. Tai yra testavimo nepalankiausiomis sąlygomis parametrai, siekiant išvengti PCB atsisluoksniavimo:

Lydmetalio plūdės testas

Lydmetalio plūdės testas

Lydmetalio plūdės testas

Tai pagreitintas eksploatavimo trukmės testas, imituojantis litavimo jungties, kuriai taikomas terminis ciklas, poveikį. Litavimo jungtis veikiama šešis kartus didesniu terminių ciklų skaičiumi nei įprastai naudojant. Šis bandymas atliekamas esant 288°C temperatūrai, kuri yra aukštesnė nei įprasta daugelio elektroninių komponentų darbo temperatūra.

N atitinka pakartotinio srauto modeliavimą

Įprastas bandymo metodas yra imituoti aukštos temperatūros pakartotinio srauto procesą kelis kartus kaitinant ir atšaldant PCB. Šiame bandyme kiekvieną kartą, kai PCB šildomas ir aušinamas, jis vadinamas „N praėjimu“. Praėjimų, kurių metu nesiskirstysite, skaičius yra didžiausias leistinas N praėjimų skaičius.

Sujunkite streso testą

Sujunkite streso testą

Sujunkite streso testą

Be tinkamo testavimo, bendras režimas gali laisvai judėti po visą lentą, dažnai sunaikindamas pėdsakų ir trinkelių vientisumą arba sukeldamas beveik gedimą. Atlikdamas sujungimo streso testą, inžinierius gali pašalinti įprastus režimus ir taip sumažinti šias problemas. Šis paprastas bandymas gali būti atliktas siekiant sutaupyti milijonus dolerių gamybos sąnaudų, prieš gaminant nustatant, ar spausdintinėms plokštėms kyla pavojus.

Bandymas, imituojantis šiluminio ciklo sąlygas, kurios bus taikomos agregato eksploatavimo laikotarpiu. Šis bandymas atliekamas taikant statinę jėgą PCB (6X @ 230 ℃). Statinė jėga veikiama 10 sekundžių, o po to atleidžiama 30 sekundžių. Šis ciklas kartojamas vieną minutę. Bandymo trukmė yra viena minutė, siekiant užtikrinti, kad visos medžiagos savybės būtų išbandytos tomis pačiomis sąlygomis.

Laikas esant 260 ℃ turi būti ilgesnis nei 10 minučių

Norėdami užtikrinti, kad jūsų spausdintinė plokštė neišsisluoksniuotų, turite įsitikinti, kad laikas 260 ℃ temperatūroje yra didesnis nei 10 minučių.

PCB temperatūra bandymo metu priklauso nuo jos gamyboje naudotos epoksidinės dervos tipo. Kai kurios epoksidinės dervos yra atsparesnės karščiui nei kitos ir reikalauja mažiau laiko aukštesnėje temperatūroje.

Kaip užkirsti kelią PCB sluoksniuojimui

PCB delaminacijos prevencija priklauso nuo to, ar tiksliai žinote, kas tai sukėlė. Jei žinote, dėl ko jūsų PCB išsiskyrė, galite imtis veiksmų, kad tai nepasikartotų. Štai keletas patarimų, kaip užkirsti kelią PCB atsisluoksniavimui:

Laikyti sausą

Laikyti sausą

Laikyti sausą

PCB atsisluoksniavimas yra dažna grandinių plokščių problema, kuri gali kilti, kai plokštė yra veikiama drėgmės ar drėgmės. Jei plokštę laikote ilgą laiką, svarbu, kad ji būtų sausa.

Geriausias būdas tai padaryti yra laikyti lentą uždarame inde, kuriame nėra skylių ar įtrūkimų, kurie galėtų patekti į drėgmę. Taip pat galite gauti sausiklio pakuotę ir laikyti ją talpykloje su savo PCB.

Oksido sluoksnis

Oksido sluoksnis

Oksido sluoksnis

Tai pirmoji gynybos linija nuo delaminacijos. Jis veikia kaip barjeras tarp plokštės ir vario pėdsakų, neleidžia jiems liestis ir sukelti trumpųjų jungimų.

Kadangi laikui bėgant plokštė pažeidžiama ir nusidėvi, šis oksido sluoksnis gali nusidėvėti ir atskleisti vario pėdsakus. Jei ant savo PCB pastebėsite atvirų vario pėdsakų, turėsite imtis veiksmų, kad šios problemos nepasikartotų ateityje.

Lentos kepimas

Plokštės kepimas prieš terminį apdorojimą yra įprasta PCB pramonės praktika. Šis veiksmas reikalingas, nes tarp jų gali patekti drėgmė varis ir dielektrinius sluoksnius ir sukelia delaminaciją terminio proceso metu.

Delaminacija atsiranda, kai vario sluoksnis atsiskiria nuo dielektriko ir sukelia trumpąjį jungimą. Lentų kepimas prieš terminį apdirbimą padeda pašalinti drėgmę ir kitus teršalus nuo plokštės paviršiaus, taip sumažinant sluoksniuotos susidarymo riziką terminio apdorojimo metu.

 

Tiekėjo kvalifikacija

Išsisluoksniavimo prevencija prasideda pasirinkus tiekėją, galintį patenkinti jūsų poreikius ir išlaikyti visus kvalifikacijos testus. Tiekėjas turi turėti galimybę pateikti plokštes, kurios yra priimtinos jūsų procesui ir išlaikė visus papildomus testus, kurių jums gali prireikti. Šiame straipsnyje bus aptarta, ko turėtumėte ieškoti tiekėjo. Tai kvalifikuoja tiekėjus ir kaip išbandyti jų teikiamas plokštes.

Išvada

Tiesa ta, kad delaminacija gali nutikti bet kam. Nesvarbu, ar sukūrėte ir pagaminote savo PCB, ar tik surinkote. Jūs vis tiek esate atsakingas už galimų lentos konstrukcijos trūkumų pastebėjimą. Viskas prasideda nuo tinkamų projektavimo metodų ir planavimo, tačiau taip pat svarbu atkreipti dėmesį į gamybos procesą. Tikimės, kad šis straipsnis suteikė geresnį supratimą, kaip anksti pastebėti ženklus, kad vėliau jie nevirstų brangiomis problemomis.

Atnaujinkite slapukų nuostatas
Pereikite į viršų