Delaminação de PCB: o que você precisa saber

Introdução

A delaminação de PCB é um problema que atormenta a indústria eletrônica há décadas. Pode causar alguns problemas sérios, mas não é algo com o qual você tenha que conviver.

Se sua placa ficar delaminada, isso pode significar milhares de dólares em retrabalho e perda de tempo de produtividade. Então, o que exatamente é delaminação de PCB? E como você pode evitar que isso aconteça com suas pranchas?

Delaminação PCB

Delaminação PCB

Explicação da Delaminação PCB

Isso pode acontecer quando há um desalinhamento entre várias camadas do Substrato PCB devido a danos ou quando a camada de máscara de solda está danificada.

A delaminação ocorre quando a camada laminada que mantém a folha de cobre e as camadas dielétricas juntas começa a se separar de si mesma e das outras camadas do PCB.

Isso pode causar problemas com conexões entre componentes, especialmente se estiverem muito próximos. Também pode levar a choque elétrico se você tocar em algo vivo enquanto um traço exposto ainda estiver conectado a um circuito ou bateria.

O que causa delaminação de PCB?

É causada pela falha da máscara de solda, que é a camada que protege os vestígios de cobre da corrosão e danos. Para entender por que isso acontece, é útil saber um pouco sobre como as PCBs são feitas.

Os PCBs são geralmente feitos com um material de substrato FR-4 de dupla face. O substrato tem uma fina camada de resina epóxi em ambos os lados. Uma camada superior de cobre é aplicada em um lado e depois coberta com uma camada protetora que evita oxidação ou corrosão durante o uso.

O revestimento protetor de um lado da placa é chamado de máscara de solda porque seu objetivo é evitar que a solda se una a áreas de cobre onde não deveria ser soldada. Quando essas áreas ficam expostas devido à delaminação, elas podem fornecer um ponto de entrada para água ou outros contaminantes que podem causar corrosão e, eventualmente, levar à falha ao longo do tempo.

Umidade

Umidade no PCB

Umidade

Esta é a principal causa de delaminação de PCB. A delaminação ocorre quando a umidade fica entre as camadas de um PCB, fazendo com que elas se separem e descasquem. À medida que a umidade evapora, ela pode deixar marcas d'água nas camadas.

A causa mais comum de delaminação de PCB é o excesso de umidade. A presença de humidade provoca condensação e geada, o que pode levar a danos por choque térmico em sua placa. Este tipo de dano pode causar delaminação ao longo do tempo ou imediatamente após uma poder onda.

Estresse térmico

Estresse Térmico na PCB

Estresse térmico

Os PCBs podem ser propensos ao estresse térmico porque são fabricados com camadas de cobre e outros materiais, que são colados com um adesivo de cura por calor.

À medida que a temperatura muda, esse adesivo pode se tornar menos eficaz em manter as placas unidas. A placa ainda pode funcionar normalmente quando está fria, mas à medida que esquenta, ela começa a se separar.

A delaminação de PCB também pode ocorrer quando um fabricante não segue os procedimentos adequados ou não usa materiais de qualidade em seu processo de produção.

Processo de fabricação ruim

Processo de fabricação ruim

Processo de fabricação ruim

Isso também pode causar delaminação do PCB. Quando um PCB é fabricado, ele deve passar por várias etapas. Essas etapas incluem gravura, galvanização, e impressão. A qualidade e a limpeza desses processos podem afetar a integridade e a durabilidade do material.

Quando seu PCB fica delaminado durante montagem, significa que houve um problema com uma ou mais dessas fases em seu processo de fabricação. Pode ser devido à falta de treinamento ou experiência adequados em nome do fabricante, ou talvez eles não tenham usado materiais ou equipamentos de alta qualidade.

Um bom fabricante sempre se certificará de que seus funcionários sejam devidamente treinados e experientes em todos os aspectos do processo de fabricação antes de começarem a trabalhar em seu pedido. Dessa forma, eles podem garantir que tudo corra bem, sem erros ou problemas ao longo do caminho!

Materiais de baixa qualidade

Materiais de baixa qualidade

Materiais de baixa qualidade

O problema da delaminação de PCB pode ser atribuído a alguns fatores, sendo o mais proeminente os materiais de baixa qualidade. Quando a qualidade de seus PCBs é baixa, há uma probabilidade maior de que eles quebrem e comecem a se separar.

Além de usar materiais de qualidade inferior para seus PCBs, você também pode aumentar a probabilidade de delaminação ao não utilizar técnicas adequadas para manuseá-los. Se você não segurar seus PCBs corretamente ao movê-los de um lugar para outro, ou se você os deixar cair em superfícies duras ou submetê-los a temperaturas extremas, isso pode causar danos que levam à delaminação.

Tipo incorreto de materiais FR-4 Tg

Tipo incorreto de materiais FR-4 Tg

Tipo incorreto de materiais FR-4 Tg

É importante usar o tipo correto de FR-4 Tg materiais ao fabricar PCBs. Os materiais FR-4 Tg são um tipo de epóxi usado na construção de PCBs. É importante escolher o correto FR-4 Tg para o seu produto final, pois pode afetar a resistência dos seus PCBs ao longo do tempo.

Se você optar por usar um tipo incorreto de material FR-4 Tg, isso pode fazer com que seus PCBs se delaminem e se desfaçam prematuramente. Isso pode causar problemas com sua confiabilidade e longevidade, o que levará a custos mais altos para você como fabricante.

Delaminação vs Sarampo

Delaminação vs Sarampo

Diferença delaminação x sarampo

Conforme discutido anteriormente, a delaminação é uma separação das camadas dos materiais de base do seu PCB, o que cria lacunas ou bolhas que se parecem com bolhas. Isso ocorre no processo de produção quando calor ou umidade indesejados estão presentes em sua placa de circuito impresso.

O sarampo é uma indicação da desintegração das peças na trama interna da tábua. O sarampo pode ser menor e tolerável, desde que não seja frequente ou se não ligar condutores e olhos de solda. Estresse durante a fabricação pode causar sarampo.

Tipos de testes para medir delaminação

Existem vários tipos de testes que podem ser usados ​​para medir a delaminação. O mais comum é a microscopia acústica de varredura e a análise termomecânica. Esses sinais incluem bolhas, rachaduras e outras anormalidades na camada de revestimento.

Microscopia Acústica de Varredura

Microscopia Acústica de Varredura

Microscopia Acústica de Varredura

Um método de teste não destrutivo que usa ondas de ultrassom para medir a espessura dos materiais. É particularmente útil para detectar delaminação, que é quando duas superfícies unidas se separam.

Este teste usa um laser para escanear o superfície do material. O laser pode criar um mapa da topografia da amostra, o que permite aos pesquisadores determinar se há rachaduras ou outros defeitos. Este é um dos métodos mais comuns para detectar delaminação em compósitos.

Análise Termomecânica

Análise Termomecânica

Análise Termomecânica

Este teste mede quanta energia é necessária para quebrar uma amostra. Um analisador termomecânico aplica pressão a uma amostra e mede quanta força é necessária para quebrá-la. Se não houver delaminação presente, este teste não deve revelar nenhuma alteração na força ou energia de ruptura.

É usado para determinar as propriedades mecânicas de um material, incluindo sua elasticidade e resistência. É freqüentemente usado para medir a delaminação de materiais e pode ser usado para determinar a qualidade de adesivos, revestimentos e outros produtos.

Parâmetros de Teste de Estresse

É importante ter parâmetros claros e consistentes para obter uma placa de circuito impresso com precisão para suportar períodos de alta demanda. Estes são os parâmetros de teste de estresse para evitar delaminação de PCB:

Teste de flutuação de solda

Teste de flutuação de solda

Teste de flutuação de solda

Este é um teste de vida útil acelerado que simula os efeitos de uma junta de solda submetida a ciclos térmicos. A junta de solda é submetida a seis vezes o número de ciclos térmicos que experimentaria em uma aplicação normal. Este teste é realizado a 288°C, que é mais alta que a temperatura operacional típica da maioria dos componentes eletrônicos.

N passes na simulação de refluxo

Um método de teste comum é simular o processo de refluxo de alta temperatura aquecendo e resfriando o PCB várias vezes. Neste teste, cada vez que o PCB é aquecido e resfriado, é chamado de “N-pass”. O número de passes em que você não pode ver nenhuma delaminação é o número máximo permitido de N-passes.

Teste de tensão de interconexão

Teste de tensão de interconexão

Teste de tensão de interconexão

Sem testes adequados, o modo comum fica livre para percorrer toda a placa, muitas vezes destruindo a integridade do traço e da almofada ou quase causando falhas. Ao realizar um teste de estresse de interconexão, um engenheiro pode extrair modos comuns e, assim, reduzir esses problemas. Este teste simples pode ser realizado para economizar milhões de dólares em custos de produção, identificando antes da fabricação se as placas de circuito impresso estão em risco.

Um teste que simula as condições de ciclagem térmica a que um conjunto será submetido durante sua vida útil. Este teste é realizado aplicando uma força estática ao PCB (6X @ 230℃). A força estática é aplicada por 10 segundos e depois liberada por 30 segundos. Este ciclo é repetido por um minuto. A duração do teste é mantida em um minuto para garantir que todas as propriedades do material sejam testadas nas mesmas condições.

O tempo a 260 ℃ deve ser superior a 10 minutos

Para garantir que sua placa de circuito impresso não deslamine, você deve certificar-se de que o tempo a 260 ℃ seja superior a 10 minutos.

A temperatura do PCB durante o teste depende do tipo de epóxi usado em sua fabricação. Alguns epóxis são mais resistentes ao calor do que outros e requerem menos tempo a uma temperatura mais alta.

Como prevenir a delaminação de PCB

Prevenir a delaminação de PCB depende de saber exatamente o que a causou em primeiro lugar. Se você sabe o que causou a delaminação do seu PCB, pode tomar medidas para evitar que isso aconteça novamente. Aqui estão algumas dicas para prevenir a delaminação de PCB:

Manter seco

Manter seco

Manter seco

A delaminação de PCB é um problema comum em placas de circuito, que pode ocorrer quando a placa é exposta à umidade ou umidade. Se você for armazenar sua placa de circuito por um longo período de tempo, é importante mantê-la seca.

A melhor maneira de fazer isso é manter a placa em um recipiente fechado, sem furos ou rachaduras que deixem entrar umidade. Você também pode obter um pacote de dessecante e armazená-lo dentro do recipiente com seu PCB.

Camada de óxido

Camada de óxido

Camada de óxido

Esta é a primeira linha de defesa contra a delaminação. Atua como uma barreira entre a placa e os trilhos de cobre, evitando que entrem em contato e causem curtos-circuitos.

À medida que a placa é danificada e desgastada com o tempo, essa camada de óxido pode se desgastar e expor os vestígios de cobre. Se você notar qualquer vestígio de cobre exposto em seus PCBs, precisará tomar medidas para evitar que esses problemas ocorram no futuro.

Cozedura da Tábua

O cozimento da placa antes do processamento térmico é uma prática comum na indústria de PCB. Esta etapa é necessária porque a umidade pode ficar presa entre o cobre e camadas dielétricas e causam delaminação durante o processo térmico.

A delaminação ocorre quando a camada de cobre se separa do dielétrico e dá origem a um curto-circuito elétrico. O cozimento das placas antes do processamento térmico ajuda a eliminar a umidade e outros contaminantes da superfície da placa, minimizando assim o risco de delaminação durante o processamento térmico.

 

Qualificação do fornecedor

A prevenção da delaminação começa com a escolha de um fornecedor que possa atender às suas necessidades e passar em todos os testes de qualificação. O fornecedor deve ser capaz de fornecer placas que sejam aceitáveis ​​para o seu processo e tenham passado em todos os testes adicionais necessários. Este artigo discutirá o que você deve procurar em um fornecedor. Isso qualifica os fornecedores e como testar as placas que eles fornecem.

Conclusão

A verdade é que a delaminação pode acontecer com qualquer pessoa. Se você projetou e fabricou seus PCBs ou apenas cuidou da montagem. Você ainda é responsável por detectar possíveis falhas na construção da placa. Tudo começa com técnicas de design e planejamento adequados, mas prestar muita atenção durante o processo de produção é igualmente importante. Espero que este artigo tenha dado uma ideia melhor de como identificar os sinais desde o início, antes que eles se transformem em problemas caros mais tarde.

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