Délamination des PCB : tout ce que vous devez savoir sur PCBTok

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Introduction

Le délaminage des PCB est un problème qui sévit dans l'industrie électronique depuis des décennies. Cela peut causer de graves problèmes, mais ce n'est pas quelque chose avec lequel vous devez vivre.

Si votre carte est délaminée, cela peut signifier des milliers de dollars en retouches et en temps de productivité perdu. Alors, qu'est-ce exactement que le délaminage des PCB ? Et comment pouvez-vous empêcher que cela n'arrive à vos tableaux ?

Délamination des PCB

Explication du délaminage des PCB

Cela peut se produire en cas de désalignement entre plusieurs couches du substrat du circuit imprimé dû à des dommages, ou lorsque la couche de masque de soudure est endommagée.

Le délaminage se produit lorsque la couche stratifiée qui maintient ensemble la feuille de cuivre et les couches diélectriques commence à se séparer d'elle-même et des autres couches du PCB.

Cela peut engendrer des problèmes de connexion entre les composants , surtout s'ils sont très proches les uns des autres. Cela peut également provoquer une électrocution si l'on touche un élément sous tension alors qu'une piste dénudée est encore connectée à un circuit ou à une batterie.

Qu'est-ce qui cause le délaminage des PCB ?

Elle est causée par la défaillance du masque de soudure, qui est la couche qui protège les traces de cuivre de la corrosion et des dommages. Pour comprendre pourquoi cela se produit, il est utile d'en savoir un peu plus sur la fabrication des PCB.

Les circuits imprimés sont généralement fabriqués à partir d'un substrat FR-4 double face. Ce substrat est recouvert d'une fine couche de résine époxy sur ses deux faces. Une couche de cuivre est appliquée sur l'une des faces, puis recouverte d'un revêtement protecteur qui empêche l'oxydation et la corrosion pendant l'utilisation.

La couche protectrice présente sur l'une des faces du circuit imprimé est appelée vernis épargne, car son rôle est d'empêcher la soudure d'adhérer à des zones de cuivre où elle ne devrait pas être déposée. Lorsque ces zones sont exposées suite à un décollement, elles peuvent constituer une porte d'entrée pour l'eau ou d'autres contaminants, ce qui peut provoquer de la corrosion et, à terme, une panne.

Humidité sur PCB

Humidité

C'est la principale cause de délaminage des PCB. Le délaminage se produit lorsque l'humidité pénètre entre les couches d'un PCB, les obligeant à se séparer et à se décoller. Au fur et à mesure que l'humidité s'évapore, elle peut laisser des filigranes dans les couches.

La cause la plus fréquente du décollement des circuits imprimés est l'excès d'humidité. L'humidité provoque de la condensation et du givrage, ce qui peut entraîner des dommages dus aux chocs thermiques. Ce type de dommage peut provoquer un décollement au fil du temps ou immédiatement après une surtension.

Contrainte thermique sur PCB

Stress thermique

Les PCB peuvent être sujets aux contraintes thermiques car ils sont fabriqués à l'aide de couches de cuivre et d'autres matériaux, qui sont collées ensemble avec un adhésif thermodurcissable.

À mesure que la température change, cet adhésif peut devenir moins efficace pour maintenir les planches ensemble. La planche peut toujours fonctionner normalement lorsqu'elle est froide, mais à mesure qu'elle chauffe, elle commencera à se séparer.

Le délaminage des PCB peut également se produire lorsqu'un fabricant ne suit pas les procédures appropriées ou n'utilise pas de matériaux de qualité dans son processus de production.

Mauvais processus de fabrication

Cela peut également provoquer le décollement du circuit imprimé. Lors de sa fabrication, un circuit imprimé doit passer par plusieurs étapes, notamment la gravure , la métallisation et l'impression. La qualité et la propreté de ces procédés influent sur l'intégrité et la durabilité du matériau.

Si votre circuit imprimé se décolle lors de l'assemblage , cela signifie qu'un problème est survenu à une ou plusieurs étapes de sa fabrication. Ce problème peut être dû à un manque de formation ou d'expérience de la part du fabricant, ou encore à l'utilisation de matériaux ou d'équipements de qualité inférieure.

Un bon fabricant s'assurera toujours que ses employés sont correctement formés et expérimentés dans tous les aspects du processus de fabrication avant de commencer à travailler sur votre commande. De cette façon, ils peuvent s'assurer que tout se passe bien, sans erreur ni problème en cours de route !

Matériaux de mauvaise qualité

Le problème de la délamination des PCB peut être attribué à quelques facteurs, le plus important étant les matériaux de mauvaise qualité. Lorsque la qualité de vos PCB est faible, il y a une plus grande probabilité qu'ils se décomposent et commencent à se séparer.

En plus d'utiliser des matériaux de moindre qualité pour vos PCB, vous pouvez également augmenter le risque de délaminage en n'utilisant pas les techniques appropriées pour les manipuler. Si vous ne tenez pas correctement vos PCB lorsque vous les déplacez d'un endroit à l'autre, ou si vous les laissez tomber sur des surfaces dures ou les soumettez à des températures extrêmes, cela peut causer des dommages qui conduisent à un délaminage.

Type incorrect de matériaux FR-4 Tg

Il est important d'utiliser le type de matériau FR-4 Tg approprié lors de la fabrication de circuits imprimés. Le FR-4 Tg est un type de résine époxy utilisé dans la construction des circuits imprimés. Le choix du matériau FR-4 Tg adapté à votre produit final est crucial car il influence la durabilité de vos circuits imprimés.

Si vous choisissez d'utiliser un type de matériau FR-4 Tg incorrect, vos circuits imprimés peuvent se décoller et s'effondrer prématurément. Cela peut entraîner des problèmes de fiabilité et de longévité, ce qui entraînera des coûts plus élevés pour vous en tant que fabricant.

Délaminage vs Measling

Délaminage vs Différence Measling

Comme indiqué précédemment, le délaminage est une séparation des couches des matériaux de base de votre PCB, ce qui crée des espaces ou des bulles qui ressemblent à des cloques. Cela se produit dans le processus de production lorsque de la chaleur ou de l'humidité indésirable est présente dans votre carte de circuit imprimé.

Measling est une indication de la désintégration des pièces dans le tissage à l'intérieur de la planche. La rougeole peut être mineure et tolérable tant qu'elle n'est pas fréquente ou si elle ne relie pas les conducteurs et les yeux de soudure. Le stress pendant la fabrication peut provoquer la rougeole.

Types de tests pour mesurer le délaminage

Il existe plusieurs types de tests qui peuvent être utilisés pour mesurer le délaminage. La plus courante est la microscopie acoustique à balayage et l'analyse thermomécanique. Ces signes comprennent des bulles, des fissures et d'autres anomalies dans la couche de revêtement.

Microscopie acoustique à balayage

Une méthode de test non destructif qui utilise des ondes ultrasonores pour mesurer l'épaisseur des matériaux. Il est particulièrement utile pour détecter le délaminage, c'est-à-dire lorsque deux surfaces collées se séparent.

Ce test utilise un laser pour scanner la surface du matériau. Le laser permet de créer une carte topographique de l'échantillon, ce qui permet aux chercheurs de déterminer la présence de fissures ou d'autres défauts. Il s'agit d'une des méthodes les plus courantes pour détecter le délaminage dans les composites.

Analyse thermomécanique

Ce test mesure la quantité d'énergie nécessaire pour casser un échantillon. Un analyseur thermomécanique applique une pression sur un échantillon, puis mesure la force nécessaire pour le casser. S'il n'y a pas de délaminage, ce test ne doit révéler aucun changement dans la force ou l'énergie de rupture.

Il est utilisé pour déterminer les propriétés mécaniques d'un matériau, y compris son élasticité et sa résistance. Il est souvent utilisé pour mesurer le délaminage des matériaux et peut être utilisé pour déterminer la qualité des adhésifs, des revêtements et d'autres produits.

Paramètres des tests de résistance

Il est important d'avoir des paramètres clairs et cohérents afin d'obtenir une carte de circuit imprimé précise pour résister aux périodes de forte demande. Voici les paramètres des tests de résistance pour éviter le délaminage des PCB :

Test de flottement de soudure

Il s'agit d'un test de durée de vie accéléré qui simule les effets d'un joint de soudure soumis à un cycle thermique. Le joint de soudure est soumis à six fois plus de cycles thermiques qu'il subirait dans une application normale. Ce test est effectué à 288°C, ce qui est supérieur à la température de fonctionnement typique de la plupart des composants électroniques.

N passes dans la simulation de refusion

Une méthode de test courante consiste à simuler le processus de refusion à haute température en chauffant et en refroidissant le PCB plusieurs fois. Dans ce test, chaque fois que le PCB est chauffé et refroidi, cela s'appelle un "N-pass". Le nombre de passages dans lesquels vous ne pouvez voir aucun délaminage est votre nombre maximum autorisé de N-passes.

Test de stress d'interconnexion

Sans test approprié, le mode commun est libre de se déplacer sur l'ensemble de la carte, détruisant souvent l'intégrité des traces et des pastilles ou provoquant une quasi-panne. En effectuant un test de contrainte d'interconnexion, un ingénieur peut extraire les modes communs et ainsi réduire ces problèmes. Ce test simple peut être effectué pour économiser des millions de dollars de coûts de production en identifiant avant la fabrication si les cartes de circuits imprimés sont à risque.

Un test qui simule les conditions de cyclage thermique auxquelles un assemblage sera soumis pendant sa durée de vie. Ce test est effectué en appliquant une force statique au PCB (6X @ 230℃). La force statique est appliquée pendant 10 secondes puis relâchée pendant 30 secondes. Ce cycle est répété pendant une minute. La durée du test est maintenue à une minute pour s'assurer que toutes les propriétés du matériau sont testées dans les mêmes conditions.

Le temps à 260℃ doit être supérieur à 10 minutes

Afin de vous assurer que votre carte de circuit imprimé ne se délaminera pas, vous devez vous assurer que le temps à 260℃ est supérieur à 10 minutes.

La température du circuit imprimé pendant les tests dépend du type de résine époxy utilisée pour sa fabrication. Certaines résines époxy résistent mieux à la chaleur que d'autres et nécessitent un temps d'exposition plus court à haute température.

Comment prévenir le délaminage des PCB

La prévention du délaminage des PCB dépend de la connaissance exacte de ce qui l'a causé en premier lieu. Si vous savez ce qui a causé le délaminage de votre PCB, vous pouvez prendre des mesures pour éviter que cela ne se reproduise. Voici quelques conseils pour prévenir le délaminage des PCB :

Garder au sec

Le délaminage des PCB est un problème courant dans les cartes de circuits imprimés, qui peut survenir lorsque la carte est exposée à l'humidité ou à l'humidité. Si vous stockez votre circuit imprimé pendant une longue période, il est important de le garder au sec.

La meilleure façon de le faire est de conserver la planche dans un récipient fermé sans trous ni fissures qui laisseraient entrer l'humidité. Vous pouvez également obtenir un pack déshydratant et le stocker à l'intérieur du conteneur avec votre PCB.

Couche d'oxyde

C'est la première ligne de défense contre le délaminage. Il agit comme une barrière entre la carte et les pistes en cuivre, les empêchant d'entrer en contact les unes avec les autres et de provoquer des courts-circuits.

Au fur et à mesure que la carte s'endommage et s'use avec le temps, cette couche d'oxyde peut s'user et exposer les traces de cuivre. Si vous remarquez des traces de cuivre exposées sur vos PCB, vous devrez prendre des mesures pour éviter que ces problèmes ne se reproduisent à l'avenir.

Cuisson de la planche

Le passage au four avant le traitement thermique est une pratique courante dans l'industrie des circuits imprimés. Cette étape est nécessaire car l'humidité peut s'infiltrer entre les couches de cuivre et de diélectrique et provoquer un délaminage lors du traitement thermique.

La délamination se produit lorsque la couche de cuivre se sépare du diélectrique et provoque un court-circuit électrique. La cuisson des panneaux avant le traitement thermique permet d'éliminer l'humidité et d'autres contaminants de la surface du panneau, minimisant ainsi le risque de délaminage pendant le traitement thermique.

Qualification des fournisseurs

La prévention du délaminage commence par le choix d'un fournisseur qui peut répondre à vos besoins et réussir tous les tests de qualification. Le fournisseur doit être en mesure de vous fournir des cartes acceptables pour votre processus et ayant réussi tous les tests supplémentaires dont vous pourriez avoir besoin. Cet article discutera de ce que vous devriez rechercher chez un fournisseur. Cela qualifie les fournisseurs et comment tester les cartes qu'ils fournissent.

Conclusion

La vérité est que le délaminage peut arriver à n'importe qui. Que vous ayez conçu et fabriqué vos circuits imprimés ou que vous n'ayez fait que l'assemblage. Vous êtes toujours responsable de la détection des défauts potentiels dans la construction de la planche. Tout commence par des techniques de conception et une planification appropriées, mais une attention particulière pendant le processus de production est tout aussi importante. Espérons que cet article a donné une meilleure idée de la façon de repérer les signes dès le début, avant qu'ils ne se transforment en problèmes coûteux plus tard.

Délamination des PCB : ce que vous devez savoir