Odwarstwienie płytek PCB: przyczyny, zapobieganie i rozwiązania

Wprowadzenie

Płyty obwodów drukowanych (PCB) stanowią rdzeń każdego urządzenia elektronicznego, które w milczeniu zasilają telefony, pojazdy, sprzęt medyczny i satelity. W miarę jak procesy produkcji i produkcji w Chinach, możliwości i technologie płyt obwodowych drukowanych wciąż się poprawiają. Jednak nawet płyty najwyższej jakości nie są odporne na jedną z najbardziej trwałych i kosztownych awarii w elektroniki: delaminację PCB. Kiedy warstwy płyt zaczynają się oddzielać, często następują awarie elektryczne i wycofywanie produktu.

Zrozumienie odwarstwienia PCB i sposobów jego zapobiegania. Po pierwsze, należy zrozumieć, że przyczyny odwarstwienia można w przybliżeniu podzielić na cztery kategorie: problemy materiałowe, problemy procesu produkcyjnego, wpływ środowiska zewnętrznego oraz nieodpowiednie zabiegi chemiczne itp. Jeśli spojrzymy na to z bardziej szczegółowej perspektywy procesu produkcyjnego, ale jak wilgotność, obróbka cieplna, montaż i warunki przechowywania ze sobą współdziałają. Wady takie jak odwarstwienie, pienienie i mikropęknięcia naruszają warstwę powierzchniową płytki drukowanej i strukturę wewnętrzną, podważając niezawodność, a czasem również bezpieczeństwo.

Co to jest odwarstwienie PCB?

Odwarstwienie płytki obwodu drukowanego (PCB) odnosi się do zjawiska odwarstwienia lub rozdzielania się różnych warstw płytki podczas procesu produkcji. Odwarstwienie PCB występuje, gdy warstwy płytki — kombinacje miedzi, żywicy i podłoża — zaczynają się rozdzielać z powodu różnych czynników mechanicznych, termicznych lub chemicznych. Odwarstwienie może objawiać się w postaci pęcherzy lub szczelin, przebarwień i pęcherzy, wybrzuszeń, a nawet wyginania powierzchniowej warstwy PCB. Gdy dochodzi do warstwienia, jeśli nie zostanie wykryte, może prowadzić do wzrostu wilgotności wewnątrz płytki, przyspieszając dalsze uszkodzenia, co skutkuje utratą funkcjonalności płytki.

Biorąc pod uwagę niektóre powszechnie stosowane materiały, jako podstawowe materiały płytek PCB wykorzystuje się laminaty takie jak FR-4 lub poliimid. Te laminaty, kleje oraz folie miedziane są precyzyjnie zaprojektowane, lecz pozostają wrażliwe. Gdy zostaną narażone na nadmierną wilgoć lub cykle termiczne, nawet najwyższej jakości materiały laminatowe mogą ulec odwarstwieniu, jeśli nie zostały odpowiednio wyprodukowane i obsłużone.

Dlaczego odwarstwienie płyt drukowanych jest krytycznym problemem

Dlaczego odwarstwienie cieszy się tak dużą uwagą w świecie PCB? Po prostu mówiąc: jeśli dojdzie do odwarstwienia, cała płyta PCB może ulec awarii. PCB stanowi podstawowy komponent transmisji sygnału i obwodu na całym układzie sterowania.

Dlaczego odwarstwienie jest tak niebezpieczne:

• Awarie elektryczne: Najbardziej bezpośrednią konsekwencją jest przerwanie ścieżek przewodzących; następuje utrata zasilania lub danych, co prowadzi do przypadkowych błędów.
• Miejsca przegrzania: Ponieważ przerwy powietrzne spowodowane odwarstwieniem mają słabe przewodzenie ciepła, powodują lokalne „gorące punkty”, które ostatecznie przyspieszają dalsze uszkodzenia.
• Osłabienie konstrukcyjne: Z punktu widzenia konstrukcyjnego, gdy materiały podstawowe płytek PCB ulegają odwarstwieniu, tracą wytrzymałość mechaniczną i są narażone na pęknięcia, szczególnie podczas montażu lub przebudowy.
• Uszkodzenia długoterminowe: Wilgoć w podłożu płytki PCB ciągle atakuje od wewnątrz, prowadząc do korozji, pienienia się i dalszych napęcznień. Jest to czynnik wywołany przez środowisko zewnętrznego.
• Ukryte ryzyka: Nawet jeśli odwarstwienie początkowo nie zatrzymuje działania urządzenia, skraca ono żywotność płytki PCB – powodując, że produkty ulegają awarii znacznie przed zaplanowanym okresem eksploatacji, a płytka traci swoje najbardziej podstawowe właściwości użytkowe.

Przyczyny odwarstwienia się płytek PCB: Główne czynniki

Jeśli chcesz rozwiązać problem warstwienia, zacznij od przyczyn.

Zrozumienie przyczyn odwarstwienia się płytek PCB oraz tego, dlaczego dochodzi do odwarstwienia, jest pierwszym krokiem w kierunku zapobiegania temu zjawisku.

1. Pochłanianie wilgoci i wilgotność

Materiały podstawowe PCB są higroskopijne — zjawisko pochłaniania wilgoci jest zwykle ściśle powiązane z takimi czynnikami, jak struktura chemiczna i porowatość używanych materiałów, a także wilgotność środowiska. Typowe podłoża PCB, takie jak FR-4 (kompozyt tkaniny szklanej z żywicą epoksydową), posiadają pewną porowatość i mogą wchłaniać wilgoć z powietrza. Oznacza to, że wchłaniają one wilgoć z otoczenia, szczególnie jeśli płytka pozostaje niechroniona w warunkach wysokiej wilgotności. Nadmiar wilgoci w PCB może zostać uwięziony w podłożu płytki i wystawiony na działanie wilgoci podczas produkcji, przechowywania lub transportu. Następnie ekspozycja na wysoką temperaturę podczas cykli lutowania zamienia tę wilgoć w parę.

• Gdy wilgoć uwięziona w płytce drukowanej jest podgrzewana powyżej temperatury wrzenia wody, powstaje znaczne ciśnienie wewnętrzne. Jeśli laminat nie może odprowadzić lub pochłonąć tego ciśnienia, warstwy zaczynają się rozdzielać, co prowadzi do pogorszenia właściwości elektrycznych, nierównomiernej ekspansji termicznej, zmniejszenia wytrzymałości mechanicznej, a nawet do takich problemów jak zwarcia elektryczne i ostatecznie dochodzi do odwarstwienia.
• Warunki przechowywania materiałów laminatowych są krytyczne. Gdy wilgotność powietrza rośnie, przyspiesza się adsorpcja wilgoci. Jeśli powierzchnia podłoża wchłania wilgoć, to szybkość absorpcji wilgoci wzrasta wraz ze wzrostem wilgotności. Dlatego niezapewnienie próżniowego uszczelnienia lub wypalenia płyt PCB przed montażem jest główną przyczyną problemów.
• Wilgotność w podłożu płytki drukowanej może również powodować powstawanie bąbelków (patrz niżej).

2. Naprężenia termiczne i obróbka cieplna

Gdy płytka PCB przechodzi do etapu montażu i przetwarzania SMT, każda płytka poddawana jest wielokrotnemu naprężeniu termicznemu podczas montażu. Przetwarzanie termiczne (lutowanie wtopy, lutowanie falowe, naprawa) ogrzewa płytkę powyżej 200°C. Po oddziaływaniu wysokich temperatur, jeśli laminat jest stary, ma nieodpowiedni typ żywicy lub nie został upieczony, może dojść do odwarstwienia.

• Nieprawidłowy profil termiczny lub przekroczenie określonej wartości Tg żywicy (temperatura szklenia, np. użycie materiału FR-4 z nieodpowiednim typem Tg) są częstymi przyczynami. Dlatego przy wyborze materiałów należy również ocenić wymagania końcowej aplikacji produktu i dobrać odpowiednią klasę Tg.
• Pod wpływem cykli termicznych rozszerzanie i kurczenie się warstw „poluzowuje” połączenia, szczególnie w płytach HDI lub tych z grubymi przewodnikami miedzianymi.

3. Problemy materiałowe i produkcyjne

• Słabe procesy produkcyjne : Wszelkie cząstki, oleje lub nieprawidłowe laminowanie podczas prasowania płyty mogą zawsze prowadzić do odwarstwienia. W dzisiejszych całkowicie zautomatyzowanych warsztatach linii produkcyjnych ten czynnik został znacznie ograniczony.
• Nieodpowiedni typ Tg : FR-4 lub poliimid muszą odpowiadać rzeczywistemu procesowi termicznemu montażu.
• Stare, niezgodne z normą materiały płyty lub wygasły żywica mogą prowadzić do odwarstwienia . Zaleca się stosowanie materiałów z powszechnie używanych międzynarodowych marek.
• Materiał z nieodpowiednim typem Tg : Jeśli temperatura lutowania powierzchniowego systematycznie przekracza dopuszczalne wartości dla podłoża, powstawanie pęcherzy wskutek odwarstwienia to tylko kwestia czasu. Jak wspomniano powyżej, wybór odpowiedniego podłoża pod względem Tg może zmniejszyć prawdopodobieństwo wystąpienia tego problemu.

4. Wyzwalacze mechaniczne i chemiczne

• Gięcie płyty, nieostrożne obchodzenie się lub wstrząsy mogą spowodować odwarstwienie, szczególnie gdy wiązania są osłabione przez wilgoć lub ciepło.
• Środki czyszczące, fluksy oraz pozostałości po masie lutowniczej, jeśli nie zostaną poprawnie usunięte, mogą pogorszyć przyleganie warstwy powierzchniowej do podłoża, co może prowadzić do odwarstwienia.

Stymulatory mechaniczne i chemiczne występują często w późniejszych etapach ponownego przetwarzania i produkcji montażu, wywoływane przez czynniki zewnętrzne.

Tabela podsumowująca: Przyczyny odwarstwienia się płytek PCB

Measling i pęknięcia PCB: Powiązane formy odwarstwienia

Odwarstwienie, measling i pęknięcia są często mylone, ale reprezentują odrębne wady w świecie płyt drukowanych — każda z nich wiąże się z innym zestawem ryzyk i przyczyn. Te różne problemy jakościowe nie tylko wpływają na wygląd płytki, ale mogą również poważnie wpłynąć na jej parametry elektryczne i niezawodność.

Measling i wady PCB

Measling to powstawanie bardzo drobnych białych plamek spowodowanych lokalnym odwarstwieniem, zwykle w miejscach przecięcia się włókien szklanych w podłożu płyty PCB. Pojawiają się jako drobne białe punkty pod maską lutowniczą lub laminatem i bywają błędnie interpretowane jako wczesna faza odwarstwienia. Measling i odwarstwienie PCB są ze sobą powiązane, ponieważ oba wynikają z uszkodzeń materiału laminatu, często wywołane nadmierną wilgotnością w płytce lub niedostatecznymi procesami produkcyjnymi.

• Measling powstaje zazwyczaj na skutek utleniania lub korozji warstwy metalu na powierzchni płytki drukowanej (np. warstwy miedzi), obecności wilgoci lub może być spowodowany niewłaściwym powłokowaniem lub obróbką powierzchni, szczególnie gdy płytki są narażone na szybkie zmiany temperatury lub szoki termiczne podczas lutowania.
• Gdy wilgoć jest uwięziona w materiałach podstawowych płytki drukowanej lub gdy materiały nie zostały odpowiednio utwardzone, pojawiają się małe białe plamki. W miarę upływu czasu plamki te mogą się powiększać, prowadząc do poważniejszego odwarstwienia, jeśli problem pozostanie nierozwiązany.

Crazing

Pęknięcie sieciowe charakteryzuje się sieciowatym wzorem mikropęknięć przebiegających przez podstawową warstwę laminatu płytki PCB. Powstaje najczęściej z powodu zmęczenia materiału, nieprawidłowego sterowania procesem drukowania tekstów i grafik podczas lutowania oraz nieodpowiednich operacji mechanicznych, takich jak złe wiercenie czy cięcie. W przeciwieństwie do białych plamek (measling), które są lokalne, pęknięcie sieciowe często obejmuje większe obszary, tworząc siatkowaty wygląd pod maską lutowniczą. Choć pęknięcie sieciowe nie zawsze prowadzi do odwarstwienia, stanowi widoczny wskaźnik naprężenia i może osłabić integralność strukturalną płytki.

Gdy istnieje obawa powiązanych form odwarstwienia

• Białe plamki (measling) i pęknięcia sieciowe mogą prowadzić do odwarstwienia, jeśli płytka zostanie dodatkowo obciążona cyklami termicznymi lub mechanicznymi albo jeśli uwięziony wilgotność rozszerzy się podczas montażu lub użytkowania produktu.
• Płytki wykazujące powstawanie bardzo drobnych białych plam odwarstwienia powinny zostać odizolowane w celu dalszej inspekcji i testów. Regularnie przeprowadzaj sprawdzanie problemów materiałowych lub podstawowe testy przed użyciem.
• Poprzez stosowanie naukowych procesów projektowania, produkcji i testowania można znacząco zmniejszyć częstość występowania tych problemów oraz zwiększyć niezawodność i długoterminową stabilność płytek PCB.

Szybka tabela porównawcza: Measling vs. Crazing vs. Delaminacja

Skutki i konsekwencje odwarstwienia płytek PCB

PCB, jako materiał elektroniczny o wysokiej precyzji. Skutki odwarstwienia oraz powiązane zjawiska w płytach PCB są daleko idące i wpływają na właściwości elektryczne, termiczne oraz mechaniczne urządzenia. Najbardziej bezpośrednią konsekwencją jest pogorszenie się właściwości mechanicznych i elektrycznych płytki, a nawet całkowita utrata funkcjonalności.

Problemy z wydajnością elektryczną

Zwarcia i przerwy obwodu są najbardziej typowe i jednocześnie najczęstszymi objawami diagnostycznymi, które najlepiej oddają zjawisko odwarstwienia.

• Przerwanie przewodnika: Miejsca, w których przewodniki lub ścieżki oddzielają się od podstawowego materiału , obwody ulegają rozwarciu, co prowadzi do awarii urządzenia lub występowania przerywanych usterek.
• Zwarciy i CAF: Delaminacja może prowadzić do powstawania nowych ścieżek przewodzących anodowych filamentów (CAF), łączących ze sobą pola lutownicze lub ścieżki miedziane.

Implikacje termiczne i strukturalne

Często podczas procesu spawania delaminacja nasila się pod wpływem ciepła. Lub pęknięcia i odkształcenia są spowodowane siłami zewnętrznymi.

• Izolacja termiczna: Pęcherze i szczeliny zmniejszają przepływ ciepła, powodując przegrzewanie i szybkie lokalne degradowanie komponentów w pobliżu obszarów z delaminacją.
• Osłabienie mechaniczne: Płyta traci zdolność do gięcia lub wytrzymywania obciążeń udarowych, co prowadzi do pęknięć i dalszej rozległej delaminacji.

Wilgoć i korozja

Wpływ podłoża, takiego jak FR-4 i CM-1, pochłaniającego wilgoć z powietrza w środowisku o wysokiej wilgotności.

• Uwięzioną wilgoć w płytce PCB powoduje nie tylko rozszerzanie się pod wpływem ciepła, ale może również przyspieszać korozję, szczególnie w miejscach odsłoniętych otworów przezchodowych z miedzi lub ścieżek w obszarach odwarstwienia.
• Wielokrotne narażenie na wysoką wilgotność oraz nieodpowiednie warunki przechowywania materiałów laminatowych prowadzą do ciągłego degradowania, co z kolei skutkuje.

Wpływ na żywotność i niezawodność produktu

Dla dużego producenta płytek PCB, mimo że zoptymalizowanie środowiska zewnętrznego i zarządzanie normami operacyjnymi pozwala uniknąć problemu odwarstwienia, jego wystąpienie ma ogromny wpływ na żywotność samej płytki PCB oraz niezawodność końcowych produktów.

• Odwartswienie i jego odmiany (measling, crazing) skracają efektywną żywotność płytki PCB, co oznacza, że nawet urządzenia, które przejdą początkowe testy funkcjonalne, mogą zacząć ulegać awariom miesiące lub lata później, znacząco skracając czas użytkowania produktu.
• Te ukryte awarie mogą prowadzić do kosztownych wycofań produktów i szkodliwe dla wizerunku marki, gdy urządzenia niespodziewanie ulegają uszkodzeniu w trakcie użytkowania.

Jak rozpoznać uszkodzoną płytkę drukowaną (objawy i typy odwarstwienia)

Najlepszym sposobem rozwiązywania problemów jest ich zapobieganie. Znajomość objawów odwarstwienia płytek drukowanych jest kluczowa dla wczesnego wykrycia i ograniczenia skutków; możemy zidentyfikować problem na podstawie następujących wskazówek.

Wskazówki wizualne

• Zabarwione obszary pod maską lutowniczą często wskazują na gromadzenie się wilgoci lub początkowe odwarstwienie.
• Pęcherze lub bąbelki wzdłuż warstwy powierzchniowej lub w punktach wewnętrznego łączenia to bezpośrednie wskaźniki.
• Pęcherz odwarstwienia: Opuchlizna lub miękki, sprężysty obszar wystający ponad powierzchnię płytki drukowanej.
• Małe, białe plamki odwarstwione: Wskazują na tzw. marmurkowanie, szczególnie po cyklach termicznych.

Wskazówki elektryczne i funkcjonalne

• Nagłe lub przerywane awarie, szczególnie po cyklach wysokiej temperatury.
• Obwody ulegają uszkodzeniu po lutowaniu wtórnym lub mostkowaniu oczek lutowniczych podczas falowania.
• Dziwne odczyty rezystancji lub utrata ciągłości na śladach miedzianych.

Wskazówki mechaniczne

• Płytki wykazują nietypowe wygięcie, gięcie lub uczucie „miękkości” podczas dotykania w pobliżu obszarów odwarstwionych.

Dlaczego i jak dochodzi do odwarstwienia podczas lutowania i obróbki termicznej

Każda płyta PCB musi przejść proces montażu w wysokiej temperaturze, ale odwarstwienie jest szczególnie prawdopodobne podczas etapów montażu przy wysokiej temperaturze, a kilka przyczyn odwarstwienia płyt PCB łączy ze sobą projektowanie, materiał i proces. Dlatego można podsumować, które ogniwa w produkcji i projektowaniu tej płytki PCB należy zoptymalizować.

Lutowanie i regeneracja jako wyzwalacze

• Przetwarzanie termiczne, takie jak lutowanie wtopy i falowe, naraża płytki na temperatury powyżej punktu wrzenia wody (100°C), a czasem nawet powyżej 250°C. Ta temperatura stanowi trudny minimalny próg odporności cieplnej płytki drukowanej.
• Wilgoć uwięziona w podstawie płytki drukowanej odparowuje, tworząc ciśnienie wewnętrzne; sytuacja ta występuje, gdy w warstwie wewnętrznej płytki pozostaje wilgoć.
• Jeśli ciśnienie przekroczy nośność kleju, dojdzie do odwarstwienia — szczególnie w najbardziej narażonych miejscach, takich jak wejścia do przelotek lub krawędzie pól miedziowych.

Typowe przyczyny odwarstwienia podczas montażu:

• Niewłaściwy lub nieodpowiedni współczynnik szklenia (Tg) w materiałach laminatów (np. użycie materiału FR-4 z niewłaściwym typem Tg do lutowania bezołowiowego). W wymaganiach procesu produkcyjnego płytek drukowanych szczególnie istotny jest wybór odpowiedniej specyfikacji i modelu materiału podstawowego.
• Płytki nie są wstępnie wygrzewane ani próżniowo uszczelniane, co powoduje ich narażenie na wilgoć przed lutowaniem. W obecnych procesach produkcyjnych ten czynnik rzadko stanowi istotne zagrożenie. Jednak materiały z otwartej opakowania należy zużyć jak najszybciej, aby uniknąć strat materiałowych.
• Niskojakościowe materiały podstawowe płytek drukowanych, które wchłonęły wilgoć lub uległy degradacji.

Dlaczego może dochodzić do dużych odwarstwień

• Jeśli odwarstwienie rozpocznie się w jednym punkcie lutowania, może się rozprzestrzeniać na zewnątrz, prowadząc do dużych odwarstwień obejmujących wiele warstw materiału podstawowego.

Typy testów służących pomiarowi odwarstwienia płytek drukowanych

W przemyśle PCB stosowane są rygorystyczne typy testów pomiaru odwarstwienia, umożliwiające wczesne wykrywanie i zapewnienie jakości.

Główne metody testowania

Metody zapobiegania odwarstwianiu i rozwiązania

Ochrona przed odwarstwianiem ma charakter kompleksowy i opiera się na projektowaniu, magazynowaniu, procesach technologicznych oraz nawet relacjach z dostawcami.

Wybór projektu i materiału

• Po zrozumieniu końcowej wydajności i zastosowania materiału, wybierz materiał FR-4 lub alternatywne materiały PCB o odpowiedniej wartości Tg i odporności na wilgoć.
• Jeśli produkt jest używany w środowiskach o wysokiej wilgotności, podczas montażu PCBA należy stosować wzmocnione żywice lub nanosić ochronne powłoki konforemne.

Kontrola produkcji i procesów technologicznych

• Utrzymuj ścisłą kontrolę wilgotności w pomieszczeniach magazynowych i produkcyjnych, ściśle przestrzegaj przepisów i regulaminów pracy.
• Wypiekaj wszystkie płytki w celu usunięcia wilgoci przed lutowaniem, szczególnie przed procesami o wysokiej temperaturze lub wielokrotnym przeprowadzaniem cykli termicznych.
• Audytuj dostawców pod kątem śledzenia surowców i wymagaj materiałów o odpowiednim typie Tg.

Najlepsze praktyki montażowe

• Stosuj odpowiednie profile, aby temperatura warstwy powierzchniowej płytki PCB i miedzi nigdy nie przekraczała dopuszczalnych limitów producenta.
• Dopuszczaj ostywanie między cyklami termicznymi, aby zminimalizować zmęczenie spowodowane rozszerzalnością/kurczeniem się.

Bezpieczne obsługiwanie

• Szkolić personel w zakresie delikatnego obchodzenia się, nosić rękawiczki, aby uniknąć mikropęknięć.
• Regularnie sprawdzać występowanie przebarwień, pęcherzy i niewielkich obszarów częściowego odwarstwienia; w przypadku wykrycia jakichkolwiek nieprawidłowych materiałów należy je natychmiast zaklasyfikować do strefy materiałów niezdatnych do użycia i uporządkować ich przechowywanie.

Kontrola środowiska

• Używać magazynów z kontrolowanym klimatem do warunków przechowywania materiałów laminowanych.
• Monitorować za pomocą czujników wilgotności i temperatury, aby zapobiec wchłanianiu wilgoci.

Kroki naprawy odwarstwienia PCB

Jeśli doszło do odwarstwienia, funkcję niektórych materiałów można nadal przywrócić poprzez profesjonalną naprawę:

• Zdiagnozować za pomocą kontroli wizualnej lub badania SAM.
• Przerwać dalsze manipulowanie (aby zapobiec rozprzestrzenianiu się pęcherzy lub szczelin).
• Dokładnie oczyścić obszar — unikać agresywnych środków czyszczących, które mogą rozpuszczać kleje.
• W razie potrzeby wywiercić małą otwór kompensacyjny, aby wstrzyknąć żywicę epoksydową do obszaru odwarstwienia.
• Wprowadź wysokogatunkową żywicę epoksydową i zastosuj ciśnienie ściskające.
• Stwórz warunki utwardzania w kontrolowanej temperaturze, aby przywrócić przyczepność.
• Ponownie przetestuj pod kątem ciągłości elektrycznej i testów obciążeniowych.

Często zadawane pytania

Pytanie: Jaka jest główna przyczyna odwarstwiania się nowoczesnych wielowarstwowych płytek PCB?

Odpowiedź: Główne czynniki, które mogą prowadzić do odwarstwiania się dzisiaj, to niekontrolowana wilgotność podłoża płytki PCB i jej przechowywanie, stosowanie materiałów laminatowych o niewłaściwej lub niewystarczającej temperaturze szklenia (Tg) dla procesu montażu oraz słabe praktyki produkcyjne lub laminowania.

Pytanie: Jak mogę zapobiec odwarstwianiu się, jeśli płytki PCB muszą być poddawane wielokrotnym cyklom lutowania lub naprawy?

Odpowiedź: Użyj materiału płytki o wysokiej temperaturze szklenia (high-Tg), dokładnie monitoruj wilgotność, pakuj pod wakuumem pomiędzy procesami oraz susz płytki przed ponownym wystawieniem ich na wysokie temperatury.

Pytanie: Czy każda przebarwiona powierzchnia lub bąbel oznacza krytyczne odwarstwienie?

A: Nie każdy wizualny defekt wymaga wycofania. Małe, zbielone plamki (measling) nie zawsze prowadzą do delaminacji, ale należy stale obserwować ich rozprzestrzenianie się. Zmiana barwy często sygnalizuje uwięzioną wilgoć — przed kontynuacją montażu należy usunąć przyczyny podstawowe.

P: Jaka jest różnica między measlingiem, crazingiem a delaminacją?

A: Measling to powstawanie małych białych plamek, crazing objawia się siecią drobnych pęknięć, a delaminacja występuje wtedy, gdy dochodzi do rzeczywistego oddzielenia się warstw lub tworzenia się pęcherzy w laminacie płytki PCB lub pomiędzy miedzią a podłożem.

P: Czy niewłaściwe środki czyszczące mogą powodować delaminację?

A: Tak — szczególnie agresywne rozpuszczalniki mogą pogarszać przyczepność na wierzchniej warstwie płytki PCB lub pomiędzy jej warstwami, co ostatecznie może prowadzić do delaminacji.

P: Dlaczego niektóre obszary płytek są bardziej narażone na delaminację niż inne?

A: Rozwarstwienie często zaczyna się w punktach naprężeń termicznych lub mechanicznych—na krawędziach, wokół grup przelotek lub miejsc lutowania—szczególnie tam, gdzie gęstość przewodników jest wysoka lub gdzie warstwy mają niższą wytrzymałość spoiny.

P: Jakie rodzaje testów powinny być częścią naszego kontroli przyjęcia i odbioru płyt PCB?

A: Użyj analizy mikroprzekrojów, TMA, IST, SAM oraz testu pływania lutowniczego, aby zmierzyć zarówno potencjalne, jak i istniejące rozwarstwienia we wszystkich krytycznych partiach. Zawsze dokumentuj i śledź trendy występowania uszkodzeń.

Podsumowanie i przegląd najlepszych praktyk

PCB to materiał elektroniczny przetwarzany z wysoką precyzją. Stawia on bardzo wysokie wymagania i standardy w zakresie doboru materiałów i ich przechowywania, kontroli procesu oraz próżniowego pakowania i magazynowania wyrobów gotowych. Odwarstwienie jest złożonym mechanizmem uszkodzenia wynikającym z zawilgocenia, nieodpowiedniego doboru materiałów, błędów w procesie produkcyjnym oraz niewłaściwej obróbki termicznej. Katastrofy, takie jak masowe odwarstwienia, nagłe awarie na polu oraz przypadki wycofania produktów, mają swoje źródło w tych głównych przyczynach odwarstwienia PCB; po zidentyfikowaniu problemu należy wybrać odpowiednie rozwiązanie i zminimalizować straty w możliwie największym stopniu.

Twoja lista kontrolna zapobiegania odwarstwieniu:

• Zawsze używaj odpowiednich materiałów płyty, które posiadają odpowiednią, certyfikowaną wartość Tg dostosowaną do konkretnych temperatur procesu.

• Ściśle kontroluj sposób i miejsce przechowywania materiałów laminatowych i upewnij się, że wszystkie płyty PCB —dostarczane lub wysyłane—są obsługiwane zgodnie z surowymi zasadami klimatycznymi.

• Skonfiguruj monitorowanie wilgotności i nie pomijaj etapu wstępnego wygrzewania, szczególnie w przypadku płytek, które mogły wchłonąć wilgoć.

• Wybieraj dostawców posiadających solidne certyfikaty dotyczących ich procesów i materiałów oraz regularnie ich kontroluj.

• Szkól wszystkie osoby obsługujące lub montujące płytki na temat tego, czym jest odwarstwienie i jak je zapobiegać —oznacza to nauczanie ich rozpoznawania i zgłaszania wszelkich nietypowych wyglądem lub zachowaniem elementów.

• Przeprowadzaj skuteczne, niezawodne testy mające na celu wykrycie odwarstwienia jako część rutynowych kontroli procesu i końcowej kontroli jakości.