Le délaminage des circuits imprimés désigne la séparation des couches à l’intérieur de la carte, ce qui affaiblit la structure du circuit imprimé et affecte ses performances. Ce défaut survient généralement lors de la fabrication ou de l’assemblage des circuits imprimés, voire sur un circuit imprimé nu fini ou un PCBA entièrement assemblé. Il est donc essentiel de déterminer ce qui le provoque et comment le prévenir. Ce blog vous aidera à identifier les principales causes du délaminage des circuits imprimés et vous apprendra comment le prévenir, afin d’améliorer les performances des cartes et d’éviter des retouches coûteuses.
Quelles sont les principales causes du délaminage des circuits imprimés ?
Le délaminage des circuits imprimés peut être déclenché par une seule cause ou par une combinaison de facteurs. Les deux causes principales sont un excès d’humidité et des cycles thermiques répétés. Il existe également d’autres causes.
1. Causes liées à l’absorption d’humidité
Les matériaux stratifiés ont tendance à absorber l’humidité s’ils ne sont pas stockés correctement, par exemple lorsqu’ils sont exposés à un environnement humide. Lors de la fabrication des circuits imprimés, l’humidité résiduelle dans le matériau stratifié est convertie en vapeur lors des processus à haute température, tels que le refusion ou le soudage à la vague. L’expansion qui en résulte peut provoquer le délaminage des circuits imprimés.
Si les concepteurs ont tendance à réduire la teneur en résine afin de diminuer l’absorption d’humidité, cela ne constitue pas une bonne solution. Une quantité insuffisante de résine peut empêcher les fibres de verre d’être correctement humidifiées pendant le processus de stratification. Les espaces entre les fibres ne peuvent pas être comblés, ce qui laisse des vides ou des zones de liaison faibles dans la carte. Au final, le délaminage du circuit imprimé est plus susceptible de se produire ultérieurement.
2. Causes des contraintes thermiques répétées
Un circuit imprimé (PCB) se compose de plusieurs couches de cuivre et de diélectrique. Ces couches sont liées de manière permanente grâce à un processus de stratification thermodurcissable à haute pression et haute température. Il est donc sensible aux contraintes thermiques.
Les cycles thermiques répétés pendant le soudage ou la retouche peuvent facilement entraîner un délaminage du circuit imprimé, en particulier lorsque les matériaux utilisés ne peuvent pas résister aux changements de température. Même après l’assemblage du circuit imprimé, un délaminage peut se produire si le circuit imprimé continue d’être soumis à des contraintes thermiques supérieures à sa température de transition vitreuse.
Le délaminage des circuits imprimés induit par les contraintes thermiques se produit généralement dans les couches internes et ne crée pas de bulles ou de fissures dans les couches superficielles. L’incidence du délaminage est en augmentation. Cela est largement dû à l’utilisation généralisée de soudures sans plomb à haute température, qui soumettent les circuits imprimés à des contraintes thermiques plus importantes afin de se conformer aux exigences de la directive RoHS.
3. Causes du processus de stratification
Le laminage est un processus clé dans la fabrication des circuits imprimés, et un contrôle inadéquat du processus peut facilement entraîner des défauts de délamination des circuits imprimés. Les contraintes, la température et le temps sont des facteurs importants qui peuvent affecter la force d’adhérence.
La résine est difficile à remplir de manière adéquate avec une pression insuffisante, de sorte que les couches de liaison ont tendance à se détacher. Cependant, une pression excessive peut endommager le circuit interne. Une température excessive peut faciliter l’écoulement excessif de la résine, ce qui peut même entraîner sa décomposition. Cela diminuera la force d’adhérence. À l’inverse, une température trop basse peut empêcher la résine de fondre complètement, ce qui ne permet pas d’obtenir une bonne adhérence. Si le temps de laminage est trop court, cela augmentera également le risque de délamination du circuit imprimé en raison d’un durcissement incomplet de la résine.
4. Causes liées aux matériaux
Lorsque des matériaux de qualité inférieure sont utilisés dans les circuits imprimés, les risques de délamination sont plus élevés. Les matériaux de mauvaise qualité sont plus facilement affectés par les influences environnementales, les contraintes thermiques et les contraintes mécaniques. En outre, il est également important de choisir le bon type de matériau.
Par exemple, un matériau FR-4 Tg inadapté peut provoquer un délaminage et un décollement du circuit imprimé. Si la Tg est trop basse, elle se ramollit et réduit la force d’adhérence sous l’effet des contraintes thermiques ou de la refusion. Lorsque la Tg est trop élevée, mais que le processus de stratification n’est pas effectué correctement, cela entraîne une mauvaise adhérence.
5. Causes des contraintes mécaniques
Au cours du processus d’assemblage des circuits imprimés, les contraintes physiques (flexion, pliage et autres contraintes) peuvent endommager la carte, entraînant des microfissures. Ces microfissures peuvent se propager et finir par provoquer le délaminage du circuit imprimé.
Comment prévenir le délaminage des circuits imprimés ?
Une fois que vous comprenez les principales causes du délaminage des circuits imprimés, la moitié du problème est résolue. Une fois que le délaminage se produit, certaines mesures peuvent être prises. Cependant, il est difficile de garantir une réparation complète. Par conséquent, la plupart des mesures de délaminage des circuits imprimés se concentrent sur la prévention.
Cuisson pour éliminer l’humidité
La cuisson des cartes de circuits imprimés avant le traitement thermique est une mesure préventive courante. L’humidité peut facilement être piégée entre les couches diélectriques et les couches de cuivre, ce qui entraîne la délamination du circuit imprimé. Les processus de soudage à la vague ne durent que quelques secondes, tandis que le refusion SMT peut durer de 60 à 120 secondes. Cela signifie que l’humidité a plus de temps pour s’échapper, ce qui rend la délamination plus probable.
Le processus de cuisson consiste à chauffer le stratifié à une température élevée et à le maintenir à cette température pendant une période prolongée afin d’éliminer l’humidité. Lors de la cuisson, gardez à l’esprit les points suivants :
- La température de cuisson doit être supérieure au point d’ébullition de l’eau (100 degrés Celsius), généralement 105 degrés Celsius.
- Pendant la cuisson, veillez à laisser un espace suffisant entre les circuits imprimés afin de garantir une bonne circulation de l’air.
Fabriquez et stockez dans un environnement sec
L’exposition des circuits imprimés à un environnement humide augmente le risque de délamination. Les fabricants doivent garantir un environnement exempt d’eau tout au long du processus de production. Si vous stockez des circuits imprimés pendant de longues périodes, veillez à toujours les garder au sec et à les conserver dans des conteneurs hermétiques.
Utilisation de matériaux de haute qualité et adaptés
Le FR4 haute performance a une température de transition vitreuse (Tg) plus élevée que le FR4 standard. Si les circuits imprimés doivent subir plusieurs cycles de soudage ou ont subi des variations de température importantes pendant leur fonctionnement, un matériau à Tg élevée devrait être l’option idéale. Ce matériau est plus adapté aux processus sans plomb et aux cycles thermiques multiples. De plus, le choix des matériaux (préimprégné, feuille de cuivre, etc.) doit être conforme aux normes industrielles et aux exigences de conception.
Contrôle des processus de fabrication ss
Pendant la fabrication, vérifiez le profil de soudage par refusion et les paramètres de soudage à la vague afin d’éviter le délaminage des circuits imprimés dû à une contrainte thermique excessive. Optimisez les paramètres de laminage (température, durée et pression) en fonction des propriétés et de la structure du matériau du circuit imprimé. Enfin, il est également important d’entretenir l’équipement de laminage afin d’obtenir une précision et des performances fiables.
Travaillez avec un fabricant de circuits imprimés fiable
Pour éviter le délaminage, travaillez avec des fournisseurs fiables qui appliquent un contrôle qualité strict et offrent des performances stables. Les fournisseurs doivent être en mesure de satisfaire à toutes les exigences de qualification nécessaires et de répondre à vos besoins, par exemple en fournissant les matériaux requis et en passant les tests que vous avez spécifiés.
Conclusion
Le délaminage des circuits imprimés est un problème complexe et un défaut grave qui peut survenir à n’importe quelle étape de la production, voire pendant le fonctionnement. Il affecte les performances, la fiabilité et la durabilité à long terme des circuits imprimés. Cependant, comprendre ses causes permet de prendre des mesures préventives efficaces, réduisant ainsi considérablement le risque de délaminage. De plus, choisir un fabricant de circuits imprimés expérimenté, tel que MOKOPCB, permet de garantir le fonctionnement stable des circuits imprimés dans des environnements difficiles. Pour toute question ou préoccupation concernant votre prochain projet, veuillez contacter MOKOPCB pour obtenir des conseils d’experts.
FAQ
- Qu’est-ce que le délaminage dans les circuits imprimés ?
Il s’agit de la séparation des couches à l’intérieur du circuit imprimé.
- Quels sont les signes courants de délamination d’un circuit imprimé ?
Lorsque le délaminage se produit, la couche de masque de soudure peut présenter de grandes zones de décoloration et des bulles. Le circuit imprimé peut se déformer, se décoller ou même provoquer une panne électrique.
- Quelle est la différence entre la délamination et la formation de taches blanches ?
Le délaminage est la séparation entre les couches du circuit imprimé, un problème structurel plus grave. La rouille, quant à elle, désigne l’apparition de taches blanches à l’intérieur du tissu en fibre de verre. Son impact est relativement mineur, mais elle peut néanmoins affaiblir la résistance mécanique.
- Quels tests sont utilisés pour évaluer le délaminage des circuits imprimés ?
Lorsque le délaminage du circuit imprimé apparaît pour la première fois, il se produit à l’intérieur de la carte et est difficile à observer à l’œil nu. Lorsque vous remarquez des bulles sur la carte, la fonctionnalité du circuit imprimé est déjà presque compromise. Il existe plusieurs méthodes de test, notamment la microscopie acoustique à balayage (SAM), l’analyse thermomécanique (TMA), les paramètres de test de résistance, etc.
- Le délaminagedes circuits imprimés peut-il être réparé ?
Il est difficile de réparer un délaminage grave, mais les cas mineurs peuvent parfois être atténués en suivant les étapes de base suivantes :
- Localisez la zone délaminée à l’œil nu.
- Nettoyez la zone affectée pour éliminer les débris et les contaminants.
- Soumettez la zone à la chaleur et à la pression pour recoller les couches.
- Laissez sécher correctement dans un environnement contrôlé.
- Testez le circuit imprimé sur le plan électrique et mécanique pour vérifier qu’il répond aux spécifications requises.
