PCB 测量预防和分层控制

印刷电路板（PCB）是现代电子设备的核心部件，其可靠性对于复杂系统的正常运行至关重要。麻点和分层是两种会损害PCB完整性的主要缺陷。两者都是层压板劣化的表现形式，但其严重程度和成因各不相同。了解并预防这些问题对于确保PCB的长期耐久性和可靠性至关重要，尤其是在航空航天、汽车和医疗等高应力环境下​​。

什么是PCB麻疹？

白斑是指PCB玻璃纤维增​​强层压板内出现的白点或“麻疹”。这些斑点通常是树脂基体内部局部小区域脱层，玻璃纤维与树脂分离，形成空隙。虽然白斑通常不会立即导致电气故障，但它会削弱层压板结构，如果电路板承受进一步的压力，可能会导致更严重的问题，例如脱层。

麻疹的病因

麻疹是由热应力和机械应力共同作用而引起的。常见原因包括：

• 热冲击：在焊接或其他高温工艺过程中，温度的快速变化会导致树脂收缩速度比玻璃纤维更快，从而导致分离和麻疹的形成。

• 吸湿性：玻璃纤维本身具有吸湿性，这意味着它可以从环境中吸收水分。当PCB暴露于高温下时，这些水分会蒸发，在层压板内部产生压力，迫使纤维与树脂分离。

• 层压不良：PCB制造过程中层压技术不当，例如压力不足或固化不当，会导致层压板内部出现缝隙或气泡。这些缝隙在应力作用下会膨胀，从而导致麻疹的发生。

白斑对PCB性能的影响

虽然白斑最初主要是一种外观缺陷，但它表明层压板结构已受到削弱。如果不加以处理，白斑可能会升级为更严重的分层问题，尤其是在高应力应用中。在航空航天或军用电子等可靠性至关重要的关键领域，即使是轻微的白斑也可能导致产品在质量控制检查中被拒收，因为这些白斑通常被视为更严重性能下降的前兆。

PCB 分层

分层是指PCB层压板内部各层之间的分离。与白斑相比，分层问题更为严重，可能导致立即且灾难性的电气故障。当铜层与电介质（通常是FR4或聚酰亚胺）之间或电介质材料层之间的粘合断裂时，就会发生分层。这种分离可能导致断路、短路或信号路径完全断开。

本页面是预防电路板出现麻点和分层现象的指南。如果电路板已经出现麻点和分层现象，请使用麻点和分层失效分析；有关检验记录和重复订单控制，请参阅 Highleap 的PCB 质量保证流程。

PCB分层的常见原因

造成 PCB 分层的因素有很多，包括：

• 热循环：反复暴露于高温和低温会导致 PCB 内部材料以不同的速率膨胀和收缩。如果铜和介电材料之间的热膨胀系数 (TCE) 不匹配，由此产生的应力可能会导致层分离。
• 水分滞留：在 PCB 制造过程中，水分可能会滞留在层压板中。当电路板在焊接或回流过程中暴露于高温下时，这些水分会蒸发并膨胀，导致起泡和层分离。
• 层压工艺不当：层压技术不良，例如加热、压力或固化时间不足，会导致层间粘合力不足。空隙、气穴和粘合不均匀最终会导致在应力作用下分层。
• 化学暴露：在工业环境中使用或在制造过程中暴露于刺激性化学物质的 PCB 存在粘合剂材料发生化学降解的风险。这种降解会削弱铜和电介质之间的粘合力，导致层间随着时间的推移而分离。

PCB分层的影响

分层的后果往往是立竿见影且灾难性的。一旦发生分层，电路板的结构完整性就会受到损害，从而导致几个关键问题：

• 开路：分层会导致铜迹线与电介质断开，从而导致断路，阻止电路板正常工作。
• 短路：在多层 PCB 中，分层会导致不同层的铜接触，从而导致短路并可能损坏连接的组件。
• 电阻增大和信号衰减：即使没有发生完全分离，部分分层也会增加信号路径中的电阻，导致信号衰减、信号完整性丧失和整体性能不佳。

为了进行更全面的生产审查，请在检查堆叠、组装或测试要求时，将本文与LED 铝基 PCB 生产和特种低损耗层压 PCB 制造结合使用。

分层与白斑

虽然白斑和分层都是 PCB 层压板故障的形式，但它们的严重程度、原因和影响方面有很大不同：

• 白斑是一个较为隐蔽的早期问题，通常表现为玻璃纤维束中出现小白点。它表明层压板内部存在缺陷，但不会立即导致电气故障。然而，如果不加以处理，白斑最终会导致分层。
• 另一方面，分层是一种严重的结构故障，会导致PCB层压板分离。这可能导致立即发生灾难性的电气故障，包括断路和短路。分层需要立即处理和修复，因为它可能会损害电路板的整体功能。

预防 PCB 白斑和分层

通过精心选择材料、精心制造工艺和质量控制，可以预防白斑和脱层。预防这些问题的一些关键策略包括：

1. 材料选择：使用具有适当热膨胀系数的高质量层压板可以降低脱层风险。吸湿率低的层压板对于防止白斑和脱层也至关重要。
2. 适当的层压技术：在压合过程中，确保正确的温度、压力和固化时间对于 PCB 层之间形成牢固的粘合至关重要。适当的压合压力可最大限度地降低出现空隙或气穴的风险，这些空隙或气穴随后可能会扩大并导致分层。
3. 水分控制：PCB 应存放在低湿度环境中，焊接前对电路板进行预烘烤有助于去除残留的水分，从而降低热循环过程中分层的风险。
4. 热应力管理：实施有效的热管理解决方案（例如热通孔或散热器）可以减少 PCB 上的热应力，从而最大限度地降低白斑和分层的风险。
5. 测试和质量控制：严格的测试（包括热循环、湿度测试和机械应力测试）应成为 PCB 制造过程的一部分，以便在组装电路板之前识别层压板中的任何潜在弱点。

结语

PCB白斑和分层是PCB制造和使用过程中面临的严峻挑战，尤其是在高可靠性应用中，即使是微小的缺陷也可能导致严重故障。了解这些问题的成因、影响和预防措施对于保持PCB的长期可靠性至关重要。通过精心管理材料、制造工艺和测试程序，制造商可以最大限度地降低这些缺陷的风险，并确保其PCB在严苛条件下可靠地运行。

对于希望确保 PCB 拥有最高质量和可靠性的企业来说，与经验丰富的制造商合作至关重要，他们了解 PCB 分层的复杂性及其预防方法。通过投资高质量的工艺和材料，企业可以避免代价高昂的故障，并确保其电子系统在未来数年内保持最佳性能。