A delaminação em placas de circuito impresso (PCBs) é um defeito grave, no qual as camadas internas se separam, comprometendo a integridade estrutural e elétrica. Se não for detectada precocemente, pode causar problemas de confiabilidade. Portanto, é importante conhecer os fatores que levam à delaminação em PCBs e os métodos para prevenir esse problema. Este artigo explica o que é a delaminação em PCBs, suas causas comuns e métodos de prevenção. Vamos começar.
O que é delaminação de PCB?
A delaminação em placas de circuito impresso (PCBs) refere-se à separação entre as camadas laminadas de fibra de vidro e resina dentro de uma placa. Na maioria das PCBs, o FR-4 é usado como material base, composto por fibras de vidro entrelaçadas e unidas com resina epóxi. No caso de delaminação, a ligação resina-fibra se degrada, resultando na separação da resina epóxi das fibras de vidro ou na separação entre camadas laminadas adjacentes.
Essa separação interrompe a conectividade elétrica e o funcionamento da placa de circuito impresso. Rachaduras fraturam as finas trilhas de cobre entre as camadas, interrompendo os circuitos. Uma delaminação adicional também pode levar a curtos-circuitos entre camadas previamente isoladas.
Esse defeito pode se manifestar como furos ou bolhas visíveis na superfície da placa de circuito impresso (PCI), embora, em alguns casos, a delaminação seja interna e só possa ser detectada por análise de raios X. Vale ressaltar que a delaminação é mais frequente em PCIs multicamadas com designs complexos, visto que contêm múltiplas interfaces coladas entre as camadas.
Delaminação de PCB vs Sarampo
Embora a delaminação e o sarampo sejam semelhantes na aparência, eles diferem fundamentalmente. A delaminação forma bolhas causadas pela umidade retida entre as camadas, o que pode afetar severamente a funcionalidade da placa. O sarampo cria manchas brancas na trama da placa de circuito impresso, seja devido à aplicação insuficiente de resina ou ao estresse mecânico. Pequenos pontos de sarampo são toleráveis e comuns ao longo do ciclo de vida de uma placa, mas geralmente não afetam o desempenho, a menos que causem curto-circuito entre os condutores. A delaminação, por outro lado, quase sempre afetará negativamente a funcionalidade. Ambos os problemas têm origem na etapa de fabricação: a delaminação devido à exposição à umidade e à colagem inadequada; e o sarampo devido à aplicação incorreta de resina.
5 causas comuns de delaminação de placas de circuito impresso
A delaminação pode ter diversas origens, incluindo defeitos de fabricação e tensões operacionais em campo. Compreender as causas é fundamental para prevenir ocorrências futuras. Fatores comuns que contribuem para a delaminação de PCBs incluem:
- Umidade Excessiva
Uma das principais causas de delaminação em placas de circuito impresso (PCBs) é a umidade. Mesmo uma pequena quantidade de umidade que fica retida na placa pode causar rachaduras quando a PCB é submetida a altas temperaturas, pois a umidade se transforma em vapor e se expande. Em muitos casos, a má adesão ou o uso inadequado de adesivo entre as camadas da placa permitem a infiltração de umidade.
- Estresse térmico
Aquecimento e resfriamento repetidos levam a diferenças na expansão e contração térmica entre as camadas do PCB. Essas incompatibilidades geram tensões mecânicas ao longo do tempo. Mudanças lentas de temperatura durante o ciclo de energia, bem como aquecimento rápido e localizado, podem causar delaminação.
- Materiais de baixa qualidade
A fabricação de PCBs com materiais de baixa qualidade pode aumentar consideravelmente o risco de delaminação. Esses materiais apresentam formulações de resina defeituosas, adesão inconsistente das fibras de vidro, baixa resistência ao descascamento e adesão insuficiente do cobre, fatores que reduzem a resistência da ligação entre as camadas. Consequentemente, a PCB fica mais propensa a absorver umidade e a sofrer maior estresse térmico durante os processos de fabricação e montagem.
- Defeitos no processo de laminação
Adesão insuficiente, fluxo irregular de resina, contaminação e espaços vazios entre as camadas podem criar pontos fracos propensos à delaminação. Isso demonstra a importância de controlar rigorosamente os parâmetros da prensa de laminação.
- Raios de curvatura excessivos
Afinar, PCBs flexíveis Submetidos a curvaturas acentuadas repetidas vezes, os materiais sofrem tensões intercamadas concentradas. O uso de padrões adequados de raio de curvatura ajuda a mitigar esse problema.
Riscos de delaminação de PCBs
- Problemas de integridade de sinal
A delaminação afeta o isolamento entre as camadas, o que leva à interferência de sinal. É especialmente problemática em circuitos digitais de alta velocidade, causando reflexão de sinal, diafonia e incompatibilidade de impedância. Consequentemente, afeta a integridade e a estabilidade do sinal.
- Degradação do desempenho elétrico
A delaminação em placas de circuito impresso resulta em redução da resistência de isolamento e aumento da corrente de fuga, o que pode causar mau funcionamento dos circuitos, curto-circuitos ou até mesmo incêndio. Trata-se de um grave problema de segurança, pois essas falhas elétricas podem ocorrer sem aviso prévio.
- Redução da Resistência Mecânica
A redução da adesão entre as camadas compromete a resistência mecânica da placa de circuito impresso (PCB). Placas delaminadas são suscetíveis a tensões físicas como vibração e flexão, o que reduz a durabilidade e a confiabilidade do produto.
Como prevenir Delaminação?
Com o conhecimento das causas raiz típicas, medidas podem ser tomadas para minimizar os riscos de delaminação em projetos e fabricação de PCB:
- Seleção do material
Pesquise filmes adesivos com máxima resistência adesiva 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, equivalentes aos dos traços de cobre, reduzindo as tensões de incompatibilidade de expansão. Exija que os fornecedores forneçam dados de testes de lote e certificações de qualidade da resina. Tg, módulo e parâmetros de alongamento.
- Controle de humidade
As matérias-primas devem ser armazenadas em salas de armazenamento com dessecantes para absorver ativamente a umidade antes do uso. As placas podem ser pré-cozidas antes da soldagem para remover qualquer umidade residual. O próprio piso de montagem precisa de controles ambientais, como desumidificadores, para manter níveis ideais de umidade. Minimizar o tempo de exposição dos materiais à umidade ambiente também é importante.
- Evite superaquecimento
O superaquecimento durante o processo de soldagem pode levar a estresse térmico, que por sua vez pode causar delaminação. Utilize técnicas de soldagem adequadas, como Soldadura por refluxo, e certifique-se de que os perfis de temperatura estejam dentro da faixa recomendada para os componentes e para o PCB.
- Controles de Processo
Controle rigorosamente as taxas de aquecimento/resfriamento da laminação, os tempos de permanência da temperatura, os perfis de pressão de ligação e os parâmetros de fluxo da resina. Verifique a qualidade do laminado por meio de análise de microseções e testes destrutivos de resistência de ligação após a prensagem.
- Revestimentos protectores
Especificar revestimentos isolantes Com alta resistência química, à umidade e à temperatura para proteger PCBs. Garante cobertura completa do revestimento em todas as superfícies expostas para isolar completamente da entrada de intrusão ambiental.
- Padrões de Raios de Curvatura
Com base nos dados de testes de flexibilidade, defina e exija raios de curvatura mínimos para manuseio e instalação de PCBs, a fim de evitar sobrecarga. Incorpore limites de raio nas instruções de trabalho de montagem e nos critérios de inspeção de qualidade.
Considerações Finais
A delaminação de placas de circuito impresso (PCBs) é um problema crítico de confiabilidade, influenciado pelos materiais, pelas normas de fabricação, pelo gerenciamento térmico e pelas práticas de manuseio. O reparo profissional não é uma solução economicamente viável ou confiável na maioria dos casos, embora seja possível em situações excepcionais.
Em última análise, a redução do risco de delaminação está associada à seleção criteriosa de materiais, ao rigoroso controle do processo e ao controle eficiente da exposição térmica durante a fabricação. Fabricação de PCB e montagem.
Perguntas frequentes sobre delaminação de placas de circuito impresso
Quais são as causas da delaminação de placas de circuito impresso durante a fabricação?
A delaminação de placas de circuito impresso (PCBs) é causada principalmente por aumentos repentinos de temperatura, absorção de umidade e incompatibilidade do coeficiente de expansão térmica (CTE) entre o cobre e o material laminado, especialmente em placas multicamadas.
Como detectar a delaminação em placas de circuito impresso antes da montagem?
A delaminação em placas de circuito impresso (PCBs) pode ser detectada por inspeção visual, verificando se a superfície da placa apresenta bolhas ou descoloração. Também pode ser identificada por meio de inspeção por raios X, que verifica a separação das camadas internas.
É possível reparar a delaminação em placas de circuito impresso multicamadas?
Na maioria dos casos, a delaminação de placas de circuito impresso (PCBs) não é totalmente reparável, pois a separação das camadas internas compromete a integridade estrutural e a confiabilidade a longo prazo.
A secagem da placa de circuito impresso (PCB) previne a delaminação?
A secagem da placa de circuito impresso (PCB) em estufa pode reduzir eficazmente o risco de delaminação, removendo a umidade absorvida. No entanto, não impede completamente a delaminação, pois outros fatores também contribuem para esse problema.
