Obwody drukowane (PCB) są w sercu produkcja elektroniki. jednak, PCB mogą czasami ulegać awariom z powodu wady zwanej rozwarstwieniem. Rozwarstwienie PCB występuje, gdy warstwy PCB oddzielają się, prowadzące do nieprawidłowego działania lub awarii urządzeń elektronicznych. Rozwiązanie tego problemu może być kosztowne i czasochłonne. W tym obszernym przewodniku, zagłębimy się w przyczyny rozwarstwiania PCB, poznać skuteczne metody zapobiegania, i omówić najlepsze praktyki naprawy rozwarstwień PCB.
Co to jest rozwarstwienie PCB?
Delaminacja to wewnątrzlaminarne rozdzielenie laminowanych warstw włókna szklanego i żywicy, które tworzą: wielowarstwowa płytka drukowana. Może wahać się od niewielkiego rozszczepienia do całkowitego oderwania się na dużych obszarach. Ta separacja zakłóca łączność elektryczną i działanie płytki PCB. Pęknięcia powodują pękanie cienkich śladów miedzi pomiędzy warstwami, przerywanie obwodów. Dalsze rozwarstwianie może również prowadzić do zwarć między warstwami po zaizolowaniu.
Rozwarstwienie wpływa przede wszystkim na kompleks, wielowarstwowych płytek PCB zamiast płytek jedno- lub dwuwarstwowych, którym brakuje wiązania międzywarstwowego. Jeśli pozostanie bez rozwiązania, Uszkodzenia spowodowane rozwarstwieniem mogą szybko się rozszerzać, skracając żywotność i prowadząc do ostatecznej awarii PCB.
Przyczyny delaminacji PCB
Delaminacja może mieć różne źródła, obejmujące zarówno wady produkcyjne, jak i naprężenia operacyjne w terenie. Zrozumienie pierwotnych przyczyn jest kluczem do zapobiegania przyszłym zdarzeniom. Typowe czynniki przyczyniające się do rozwarstwiania PCB obejmują:
- Naprężenia termiczne
Powtarzające się ogrzewanie i chłodzenie prowadzi do różnic w rozszerzalności cieplnej i kurczeniu się pomiędzy warstwami PCB. Te niedopasowania generują z czasem naprężenia mechaniczne. Powolne zmiany temperatury podczas włączania i wyłączania zasilania oraz szybkie, miejscowe ogrzewanie może spowodować rozwarstwienie.
- Naprężenia mechaniczne
Fizyczne zginanie PCB, wstrząsy, i wibracje wprowadzają również naprężenia pomiędzy warstwami. Ograniczenia na płytce PCB, takie jak mocowania, elementy złączne, lub integracja podwozia może skoncentrować naprężenia w określonych obszarach.
- Wady procesu laminowania
Niewystarczające wiązanie, nierówny przepływ żywicy, Zanieczyszczenia i puste przestrzenie pomiędzy warstwami mogą tworzyć słabe punkty podatne na rozwarstwianie. Pokazuje to, jak ważne jest ścisłe kontrolowanie parametrów prasy do laminowania.
- Nadmierna wilgoć
Jedną z najczęstszych przyczyn rozwarstwiania się płytek PCB jest wilgoć. Nawet niewielka ilość wilgoci, która zostanie uwięziona w płytce, może prowadzić do pęknięć, gdy płytka drukowana zostanie wystawiona na działanie wysokich temperatur, gdy wilgoć zamienia się w parę i rozszerza się. W wielu przypadkach, słabe wiązanie lub niewystarczający klej pomiędzy warstwami płyty umożliwia wnikanie wilgoci.
- Nadmierny promień zgięcia
Cienki, elastyczne płytki drukowane poddawane ciasnym zakrętom wielokrotnie doświadczają skupionych naprężeń międzywarstwowych. Stosowanie odpowiednich standardów promieni zgięcia pomaga złagodzić ten problem. Teraz, gdy rozumiemy typowe przyczyny rozwarstwiania, omówmy, w jaki sposób producenci PCB i projektanci produktów mogą uniknąć tych problemów…
Jak Zapobiegać Rozwarstwienie?
Ze znajomością typowych przyczyn źródłowych, można podjąć kroki w celu zminimalizowania ryzyka rozwarstwienia podczas projektowania i produkcji płytek PCB:
- Wybór materiału
Zbadaj folie wiążące o maksymalnej sile klejenia w pełnym zakresie temperatur roboczych produktu końcowego, w tym odporność na szok termiczny. Upewnij się, że materiały żywiczne pomiędzy warstwami mają niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, odpowiadający współczynnikom miedzi, zmniejszenie naprężeń związanych z niedopasowaniem ekspansji. Wymagaj od dostawców dostarczania danych z badań partii i certyfikatów jakości żywicy, Tg, moduł, i parametry wydłużenia.
- Kontrola wilgoci
Surowce należy przed użyciem przechowywać w pomieszczeniach magazynowych wyposażonych w środki pochłaniające wilgoć, które aktywnie absorbują wilgoć. Płyty można wstępnie wypalić przed lutowaniem, aby usunąć resztkową wilgoć. Sama podłoga montażowa wymaga kontroli środowiska, takich jak osuszacze, aby utrzymać optymalnie niski poziom wilgoci. Ważne jest również zminimalizowanie czasu, w którym materiały są wystawione na działanie wilgoci otoczenia.
- Unikaj przegrzania
Przegrzanie podczas procesu lutowania może prowadzić do naprężeń termicznych, co z kolei może powodować rozwarstwienie. Stosuj odpowiednie techniki lutowania, Jak na przykład Lutowanie reflow, i upewnij się, że profile temperatur mieszczą się w zalecanym zakresie zarówno dla komponentów, jak i płytki drukowanej.
- Kontrola procesu
Ściśle kontroluj szybkość nagrzewania/chłodzenia laminowania, czasy przebywania w temperaturze, klejenie profili ciśnieniowych, i parametry przepływu żywicy. Zweryfikuj jakość laminatu poprzez analizę mikrosekcji i badanie niszczące wytrzymałości wiązania po prasowaniu.
- Powłoki ochronne
Sprecyzować powłoki konforemne z dużą zawartością substancji chemicznych, wilgotność, i odporność na temperaturę w celu ochrony płytek PCB. Zapewnij całkowite pokrycie powłoką na wszystkich odsłoniętych powierzchniach, aby całkowicie odizolować od wnikania środowiska.
- Standardy promieni zgięcia
Na podstawie danych z testów elastyczności, zdefiniuj i narzuć minimalne promienie zgięcia podczas obsługi i instalacji PCB, aby uniknąć nadmiernych naprężeń. Uwzględnij ograniczenia promieni w instrukcjach montażu i kryteriach kontroli jakości.
Najlepsza praktyka dla Naprawa rozwarstwień PCB
W przypadku wykrycia rozwarstwienia, specjalistyczne procesy naprawcze mogą się odłączyć, wzmacniać, i ponownie zalaminować warstwy, aby przywrócić integralność PCB. Oto przegląd profesjonalnych procedur naprawczych:
- Usuń powłokę ochronną, jeśli jest obecna, aby uzyskać dostęp do całej płyty.
- Użyj obrazowania rentgenowskiego, aby zidentyfikować wszystkie obszary separacji. Do naprawy należy kierować wyłącznie rozwarstwione sekcje.
- Ostrożnie odłącz laminowane warstwy, stosując technologię delikatnego podgrzewania i krojenia, aby uzyskać dostęp do uszkodzonego interfejsu.
- Oczyścić i przygotować powierzchnie klejące. Wzmocnić klejącymi foliami międzywarstwowymi o dużej wytrzymałości na odrywanie.
- Użyj klejenia termokompresyjnego, aby ponownie laminować warstwy o optymalnej temperaturze i ciśnieniu.
- Sprawdź naprawę za pomocą prześwietlenia rentgenowskiego i potwierdź przywróconą integralność mechaniczną i elektryczną.
- W razie potrzeby nałóż nową powłokę konforemną na całą płytę.
Końcowe przemyślenia
Zapobieganie rozwarstwianiu poprzez solidną konstrukcję i produkcję płytek PCB ma kluczowe znaczenie dla niezawodności produktu. jednak, nieprzewidziane czynniki mogą z czasem prowadzić do separacji międzywarstwowej.
Uwzględnianie strategii takich jak symulacja, testowanie, wybór materiału, kontrola procesu, i powłoki ochronne znacznie zmniejszają ryzyko. Kiedy nastąpi rozwarstwienie, profesjonalna naprawa często może przywrócić funkcjonalność PCB.
Z wiedzą zawartą w tym przewodniku, jesteś teraz przygotowany, aby z całkowitą pewnością wykryć i rozwiązać wszelkie problemy związane z rozwarstwianiem płytek PCB. Wykorzystanie najlepszych praktyk w zakresie zapobiegania i technik napraw doprowadzi do zmaksymalizowania niezawodności i żywotności elektroniki.
