PCB分層起泡的原因 怎么防止PCB分層？

今天主要是關于：PCB分層、PCB分層起泡的原因和解決辦法、PCB分層修復

PCB分層相信工程師在打板的時候都會遇到吧，下面這個圖，就是最近有工程師反映，打完板后的樣子。看圖中箭頭的地方，很明顯的分層了。這篇文章就來講講分層。

一、PCB分層

PCB分層是PCB可能會發生的一種損壞，會導致基材層彼此分離。

起泡：一種表現為層壓基材的任何層與層之間，或基材與導電薄膜或保護性圖層之間的局部膨脹與分離的分層形式

分層：印制板內基材的層間，基材與導電箔間或其它間的分離。

如果是外部的話，通常很容易看到，會有小的氣泡或者間隙。如下面這2個圖：

PCB分層

PCB分層和起泡圖

除了在外部發生PCB分層，內部也會發生，當內部層發生分層時，可能會導致故障，如果不徹底檢查PCB分層，就很難查出來故障的原因。

下面為PCB內短缺陷，發生在內層圖轉至多層壓合這個過程。

PCB內短缺陷

二、PCB分層起泡的原因

這里是來自于許琳老師的圖，來源于廠內的失效案例總結，也收集了PCB板廠的現場經驗和業內同行的分析數據。

PCB氣泡原因

下面這個也是同樣來自于許琳老師的圖，來源于組裝廠內以及PCB板廠的失效品數據總結，對PCB分層起泡有一定的參考價值。

PCB分層氣泡原因分析

上面是總結，下面就是比較具體的分析，當然都只是給一個參考。

1、PCB受潮

PCB 分層的最常見原因是濕度過大。濕度的存在會導致冷凝和結霜，從而導致 PCB 熱沖擊損壞。這種類型的損壞會隨著時間的推移或在電涌之后立即導致分層。

溫度

PCB 基層中的水分積聚是分層的最典型原因之一。水分會導致 CAF（導電陽極絲），其中水會進入電化學反應，從而產生微小的細絲。這些細絲可以橋接導體，導致短路。

當溫度在后面的加工步驟中升高時，這些水分會變成蒸汽。例如，回流焊接過程發生在 200°C 以上的溫度下。這樣的熱量水平遠高于水的沸騰溫度，并將水分轉化為蒸汽。

來自這種蒸汽的壓力會干擾固化和壓板，將某些部分撕裂。當印刷電路板在使用中時，這些分離的部件或氣泡可能會在隨后的熱處理步驟或大的熱偏移期間立即或稍后出現。

2、熱應力

PCB 容易產生熱應力，因為它們是使用多層銅和其他材料制造的，這些材料是用熱固化粘合劑粘合在一起的。

隨著溫度的變化，這種粘合劑在將電路板固定在一起時就會失效。電路板在寒冷時可能仍能正常工作，但隨著溫度升高，它會開始分離。

PCB分層圖

3、阻焊層失效

PCB通常采用雙面FR-4基板材料制成?；宓膬擅娑加幸粚颖”〉沫h氧樹脂。在一側涂上一層銅，然后覆蓋一層保護涂層，以防止在使用過程中氧化或腐蝕。

電路板一側的保護涂層稱為阻焊層，因為其目的是防止焊料粘到不應焊接的銅區域。當阻焊層因分層而暴露在外時，可能會為水或其他污染物提供進入點，這些污染物會導致腐蝕并最終導致隨著時間的推移而失效。

4、不良的制造過程

1）基材工藝處理問題

對一些比較薄的基板，剛性較差，不太適合使用刷板機刷板，會導致無法有效去除基板生產加工過程中為了防止板面銅箔氧化的保護層。很容易導致起泡，也會存在黑化棕化，顏色不均等問題。

下圖為銅箔上的分層起泡圖。

銅箔上的分層起泡圖

2） 板面在機加工(鉆孔，層壓，銑邊等)過程造成的油污或其他液體沾染灰塵污染表面處理不良的現象

3）沉銅刷板不良

沉銅前磨板壓力過大，造成孔口變形刷出孔口銅箔圓角甚至孔口漏基材，這樣在沉銅電鍍噴錫焊接等過程中就會造成孔口起泡現象。

4）水洗問題

因為沉銅電鍍處理要經過大量的化學藥水處理，各類酸堿無極有機等藥品溶劑較多，板面水洗不凈，不僅會造成交叉污染，同時也會造成板面局部處理不良或處理效果不佳，不均勻的缺陷。

5）沉銅前處理中和圖形電鍍前處理中的微蝕

微蝕過度會造成孔口漏基材，造成孔口周圍起泡現象；微蝕不足也會造成結合力不足，引發起泡現象。

6）沉銅返工不良

一些沉銅或圖形轉後的返工板在返工過程中因為褪鍍不良。返工方法不對或返工過程中微蝕時間控制不當等或其他原因都會造成板面起泡。

7）板面在生產過程中發生氧化

如沉銅板在空氣中發生氧化，不僅可能會造成孔內無銅，板面粗糙，也可能會造成板面起泡。沉銅板在酸液內存放時間過長，板面也會發生氧化，且這種氧化膜很難除去。

5、劣質的材料

當你的PCB 質量低下的時候，發生故障并開始分離的可能性更高。

6、錯誤的 FR-4 Tg 材料類型

制造PCB 時使用正確類型的FR-4Tg材料非常重要。FR-4Tg材料是一種用于制造PCB 的環氧樹脂。

選擇使用錯誤類型的FR-4Tg材料，可能會導致 PCB 過早分層和分崩離析。這可能會導致可靠性和便用壽命出現問題，從而導致你的制造成本更高。

三、怎么防止PCB分層？

1、制造工藝

回流焊曲線，建議溫度曲線設置在滿足規范，焊點質量滿足品質標準的前期下，盡量縮短焊接時間及溫度，減少板材受熱。

2、選擇材料

基材的選擇要盡量選用合格的材料，多層板PP材料的質量也是一個關鍵參數。

3、層壓工藝控制到位

層壓工藝控制到位，尤其是內層銅箔較厚的多層板，更要注意。在熱沖擊下，多層板內層發生PCB線路板脫層，導致整批次報廢。下面為壓合工藝不良的圖。

壓合工藝不良

壓合工藝不良

4、沉銅質量

沉銅質量，孔內壁的銅層越致密，銅層越厚，PCB電路板的熱沖擊越強。兩種PCB電路板都具有高可靠性和低制造成本，電鍍過程控制的每一步都需要精細化控制。

5、組裝的PCB的來料

元器件的來料是非常重要的，尤其是元器件在存儲過程中，對于元器件供應商來說，非常重要，如果沒有在適應的條件下存儲，元器件很有可能就是會失效。在組裝的時候沒有發現，等組裝完成就很容易導致整個PCBA失效。

6、儲存干燥

當PCB暴露在潮濕或者濕氣中的時候就會發生分層現象。如果要長時間存放PCB，就必須要讓PCB保持干燥，最好的方法是將PCB保存在封閉的容易，保證不會滲入水分。

PCB脫層的原因從根本上防止PCB電路板脫層，這是每一個優秀的PCB廠家都應該學習的。

四、PCB分層測試

有幾種類型的測試可以用于測量分層，最常見的是掃描聲學顯微鏡和熱機械分析，包括涂層中的氣泡，分層、斷裂或者其他異常。

1、掃描聲學顯微鏡

掃描聲學顯微鏡，是一種利用超聲波測量材料厚度的無損檢測方法，對于檢測分層特別有用。

即兩個粘合表面分開時，該測試使用激光掃描材料表面。激光可以創建樣品的形貌圖，可以確定是否存在任何裂縫或者其他缺陷，也是檢測復合材料分層的最常用的方法之一。

掃描聲學顯微鏡

2、熱機械分析

該測試測量破壞樣品所需的能量。熱機械分析儀對樣品施加壓力，然后測量破壞樣品所需的力。

如果不存在分層，則該測試不應顯示斷裂力或能量的任何變化。它用于確定材料的機械性能，包括其彈性和強度。它通常用于測量材料的分層，可用于確定粘劑、涂料和其他產品的質量。

3、壓力測試參數-浮焊測試

PCB 分層的壓力測試參數：是一項加速壽命測試，模擬焊點經受熱循環的影響。焊點承受的熱循環次數是正常應用中的六倍。該測試在 288°C下進行，高于大多數電子元件的典型工作溫度。

4、回流焊模擬N次通過

一種常見的測試方法是通過多次加熱和冷卻PCB來模擬高溫回流焊過程。在此測試中，每次加熱和冷卻 PCB 時，都稱為“N 次通過”。你看不到分層的遍數是你允許的最大 N遍數。

5、互連壓力測試

如果不進行適當的測試，共模就會在整個電路板上自由漫游，通常會破壞走線和焊盤的完整性或導致接近故障。通過執行互連壓力測試，工程師可以拉出共模，從而減少這些問題。

通過在制造前識別印刷電路板是否存在風險，可以執行此簡單測試以節省數百萬美元的生產成本。模擬組件在其使用壽命期間將經受的熱循環條件的測試。該測試通過對 PCB 施加靜態力(6X@230°C)來執行。施加靜態力 10 秒，然后釋放30秒。該循環重復一分鐘。測試持續時間保持在分鐘，以確保所有材料特性都在相同條件下進行測試。

五、PCB分層起泡的解決方法

下面為PCB分層起泡失效分析流程，來源于許琳老師的圖。

下面為如果遇到PCB分層該怎么修復？（下面的方式僅供參考，建議還是讓PCB廠商去處理，專業的事情交給專業的人來做）

1、準備材料

磨料、球磨機、切削工具

電路粘接環氧樹脂

顯微鏡

微鉆系統

攪拌鎬

注射器

烤箱

濕巾

2、步驟

使用濕巾清潔水泡表面

使用球磨機和微型鉆頭在分層泡罩中至少鉆兩個孔?？讘舜讼鄬?，并圍繞水泡的周邊。此外，它們應該沒有任何組件或電路。鉆孔后刷掉松散的材料。

注意：不要鉆得太深以暴露內部平面或電路。請記住，研磨操作會產生靜電荷。

在烤箱中烘烤電路板以消除任何水分。在注入環氧樹脂之前不要讓它冷卻，因為水分可能會凝結并再次被困在里面。

注意：某些電子元件對高溫敏感。溫度不要太高。

將環氧樹脂倒入墨盒中，然后將其注入其中一個鉆孔中。PCB 中的熱量應有助于分散環氧樹脂，將其吸入空隙區域以填充空間。

如果泡罩沒有被填滿，請在板上輕壓。從填充孔開始，慢慢進入排氣孔?；蛘?，您可以對排氣孔抽真空以拉出環氧樹脂并填充空隙。

在室溫下固化環氧樹脂 24 小時或在 74°C (165°F) 下固化一小時。

使用刮刀或小刀刮掉多余的環氧樹脂。如果需要密封報廢區域，涂上一層薄薄的涂層。

3、檢查

干燥后，目視檢查顏色和質地。此外，對維修區域周圍的導體進行電氣測試，看看是否一切正常。

雖然說有辦法修復PCB分層起泡，但是最好將這個扼殺在搖籃里，提前預防，可以減少時間和成本。

編輯：黃飛

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