Como prevenir a delaminação de PCB: Um guia definitivo

Placas de circuito impresso (PCB) estão no coração de manufatura de eletrônicos. Contudo, Às vezes, os PCBs podem apresentar falhas devido a um defeito chamado delaminação. A delaminação de PCB ocorre quando as camadas de um PCB se separam, levando ao mau funcionamento ou falha de dispositivos eletrônicos. Resolver esse problema pode ser caro e demorado. Neste guia completo, vamos nos aprofundar nas causas da delaminação do PCB, explorar métodos eficazes de prevenção, e discutir as melhores práticas para reparo de delaminação de PCB.

O que é delaminação de PCB?

A delaminação é uma separação intralaminar entre as camadas laminadas de fibra de vidro e resina que compõem um PCB multicamadas. Pode variar desde uma pequena divisão até um descolamento completo em grandes áreas. Esta separação interrompe a conectividade elétrica e a função de um PCB. Rachaduras fraturam os finos traços de cobre entre as camadas, interrompendo circuitos. Uma maior delaminação também pode levar a curtos-circuitos entre as camadas, uma vez isoladas.

A delaminação afeta principalmente complexos, PCBs multicamadas em vez de placas de camada única ou dupla que não possuem ligação interlaminar. Se não for abordado, danos por delaminação podem se expandir rapidamente, reduzindo a vida útil operacional e levando à falha final da PCB.

Causas da delaminação de PCB

A delaminação pode resultar de uma variedade de fontes, incluindo defeitos de fabricação e tensões operacionais no campo. Compreender as causas raízes é fundamental para prevenir ocorrências futuras. Fatores comuns que contribuem para a delaminação do PCB incluem:

• Estresse térmico

Aquecimento e resfriamento repetidos levam a diferenças na expansão e contração térmica entre as camadas de PCB. Essas incompatibilidades geram tensões mecânicas ao longo do tempo. Mudanças lentas de temperatura durante o ciclo de energia, bem como mudanças rápidas, aquecimento localizado pode causar delaminação.

• Estresse Mecânico

Flexão física do PCB, choques, e as vibrações também introduzem tensões entre as camadas. Restrições no PCB como montagens, fixadores, ou a integração do chassi pode concentrar tensões em determinadas áreas.

• Defeitos no processo de laminação

Colagem insuficiente, fluxo irregular de resina, contaminação e vazios entre camadas podem criar pontos fracos propensos à delaminação. Isto demonstra a importância de controlar de perto os parâmetros da prensa de laminação.

• Umidade excessiva

Uma das causas mais frequentes de delaminação de PCB é a umidade. Mesmo uma pequena quantidade de umidade que fica presa na placa pode causar rachaduras quando a PCB é submetida a altas temperaturas, à medida que a umidade se transforma em vapor e se expande. Em muitos casos, má ligação ou adesivo inadequado entre as camadas da placa permite que a umidade penetre.

• Raios de curvatura excessivos

Afinar, PCBs flexíveis submetidos a curvas apertadas experimentam repetidamente tensões concentradas entre camadas. Usar padrões de raios de curvatura adequados ajuda a mitigar isso. Agora que entendemos as causas comuns de delaminação, let’s discuss ways PCB manufacturers and product designers can avoid these issues…

Como Evitar delaminação?

Com conhecimento das causas raízes típicas, etapas podem ser tomadas para minimizar os riscos de delaminação em projetos e fabricação de PCB:

1. Seleção de material

Pesquise filmes de ligação com força adesiva máxima em toda a faixa de temperatura operacional do produto final, incluindo resistência ao choque térmico. Garanta que os materiais de resina entre as camadas tenham baixos coeficientes de expansão térmica para corresponder aos traços de cobre, reduzindo tensões de incompatibilidade de expansão. Exigir que os fornecedores forneçam dados de testes de lote e certificações de qualidade da resina, Tg, módulo, e parâmetros de alongamento.

2. Controle de umidade

As matérias-primas devem ser mantidas em depósitos com dessecantes para absorver ativamente a umidade antes do uso. As placas podem ser pré-cozidas antes da soldagem para eliminar qualquer umidade residual. A própria área de montagem precisa de controles ambientais, como desumidificadores, para manter níveis baixos de umidade ideais. Minimizar o tempo que os materiais ficam expostos à umidade ambiente também é importante.

3. Evite superaquecimento

O superaquecimento durante o processo de soldagem pode causar estresse térmico, que por sua vez pode causar delaminação. Use técnicas de soldagem apropriadas, tal como Soldadura por refluxo, e garantir que os perfis de temperatura estejam dentro da faixa recomendada tanto para os componentes quanto para o PCB.

4. Controles de Processo

Controle de perto as taxas de aquecimento/resfriamento da laminação, tempos de permanência de temperatura, perfis de pressão de ligação, e parâmetros de fluxo de resina. Verifique a qualidade do laminado por meio de análise de microseções e testes destrutivos de resistência de união após a prensagem.

5. Revestimentos protectores

Especificamos revestimentos isolantes com alta química, umidade, e resistência à temperatura para proteger PCBs. Garanta a cobertura completa do revestimento em todas as superfícies expostas para isolar totalmente da entrada ambiental.

6. Padrões de raios de curvatura

Com base em dados de testes flexíveis, definir e exigir raios de curvatura mínimos para manuseio e instalação de PCB para evitar tensão excessiva. Incorporar limites de raio nas instruções de trabalho de montagem e nos critérios de inspeção de qualidade.

A melhor prática para Reparo de delaminação de PCB

Se delaminação for detectada, processos de reparo especializados podem separar, reforçar, e relaminar camadas para restaurar a integridade do PCB. Aqui está uma visão geral dos procedimentos de reparo profissional:

• Remova o revestimento isolante, se presente, para acessar toda a placa.
• Use imagens de raios X para identificar todas as áreas de separação. Direcione apenas seções delaminadas para reparo.
• Retire cuidadosamente as camadas laminadas usando calor suave e tecnologia de corte para acessar a interface danificada.
• Limpe e prepare as superfícies de colagem. Reforçar com filmes intercalares adesivos com alta resistência ao descascamento.
• Use ligação por compressão térmica para relaminar camadas com temperatura e pressão ideais.
• Inspecione o reparo sob raio-x e confirme a integridade mecânica e elétrica restaurada.
• Aplique novo revestimento isolante em toda a placa, se necessário.

Pensamentos finais

Prevenir a delaminação por meio de design e fabricação robustos de PCB é essencial para a confiabilidade do produto. Contudo, fatores imprevistos ainda podem levar à separação entre camadas ao longo do tempo.

Incorporando estratégias como simulação, teste, seleção de materiais, controle do processo, e revestimentos protetores reduzem muito os riscos. Quando ocorre delaminação, o reparo profissional muitas vezes pode restaurar a funcionalidade do PCB.

Com o conhecimento fornecido neste guia, agora você está equipado para detectar e resolver quaisquer problemas de delaminação de PCB com total confiança. Aproveitar as melhores práticas de prevenção e técnicas de reparo levará à maximização da confiabilidade e da vida útil dos componentes eletrônicos.