Délamination des PCB : ce que vous devez savoir

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

Délamination des PCB

Explication du délaminage des PCB

Cela peut se produire lorsqu'il y a un désalignement entre plusieurs couches du Substrat PCB en raison de 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 causer des problèmes de connexion entre composants électriques , surtout s'ils sont très proches les uns des autres. Cela peut également entraîner un choc électrique si vous touchez quelque chose sous tension alors qu'une trace exposée est toujours 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 PCB sont généralement fabriqués avec un matériau de substrat FR-4 double face. Le substrat a une fine couche de résine époxy sur les deux côtés. Une couche latérale supérieure de cuivre est appliquée sur un côté puis recouverte d'un revêtement protecteur qui empêche l'oxydation ou la corrosion pendant l'utilisation.

Le revêtement protecteur d'un côté de la planche s'appelle un masque de soudure car son but est d'empêcher la soudure de se lier aux zones de cuivre où elle ne devrait pas être soudée. Lorsque ces zones sont exposées en raison du délaminage, elles peuvent fournir un point d'entrée pour l'eau ou d'autres contaminants qui peuvent provoquer de la corrosion et éventuellement conduire à une défaillance au fil du temps.

Humidité

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 de délaminage des PCB est l'excès d'humidité. La présence d'humidité entraîne condensation et le givrage, ce qui peut entraîner des dommages par choc thermique sur votre carte. Ce type de dommage peut provoquer un délaminage au fil du temps ou immédiatement après un power poussée.

Stress thermique

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

Mauvais processus de fabrication

Mauvais processus de fabrication

Cela peut également provoquer une délamination des PCB. Lorsqu'un PCB est fabriqué, il doit subir plusieurs étapes. Ces étapes comprennent gravure, placage, et l'impression. La qualité et la propreté de ces processus peuvent affecter l'intégrité et la durabilité du matériau.

Lorsque votre PCB se délamine pendant Assemblée, cela signifie qu'il y a eu un problème avec une ou plusieurs de ces phases dans son processus de fabrication. Cela peut être dû à un manque de formation ou d'expérience de la part de votre fabricant, ou peut-être qu'il n'a pas utilisé de matériaux ou d'équipements de haute qualité.

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

Matériaux de mauvaise qualité

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

Type incorrect de matériaux FR-4 Tg

Type incorrect de matériaux FR-4 Tg

Il est important d'utiliser le bon type de FR-4 Tg matériaux lors de la fabrication des PCB. Les matériaux FR-4 Tg sont un type d'époxy utilisé dans la construction de PCB. Il est important de choisir le bon FR-4 Matériau Tg pour votre produit final, car il peut affecter la tenue de vos PCB dans le temps.

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 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

Microscopie acoustique à balayage

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 balayer le surface du matériau. Le laser peut créer une carte de la topographie de l'échantillon, ce qui permet aux chercheurs de déterminer s'il y a des fissures ou d'autres défauts. C'est l'une des méthodes les plus courantes pour détecter le délaminage dans les composites.

Analyse thermomécanique

Analyse thermomécanique

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

Test de flottement de soudure

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

Test de stress d'interconnexion

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 PCB pendant les tests dépend du type d'époxy utilisé dans sa fabrication. Certains époxy sont plus résistants à la chaleur que d'autres et nécessitent moins de temps à une température plus élevée.

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

Garder au sec

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

Couche d'oxyde

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

La cuisson des cartes avant le traitement thermique est une pratique courante dans l'industrie des PCB. Cette étape est nécessaire car l'humidité peut être emprisonnée entre le capuchons de cuivre et les couches diélectriques et provoquent un délaminage pendant le processus 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.

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