生产过程中PCB分层的原因是什么?

PCB分层对水分敏感

在制造过程中，特别是在组装过程中，有许多可能的缺陷会导致电路板被报废。在组装过程中，电路板将经受反复的热侵蚀、有毒化学物质、清洗剂和一轮又一轮的质量检查。在这个过程中，有一个不常被讨论的潜在缺陷:PCB分层。

在组装过程中，如果材料和焊接参数条件正确，可能会发生分层，其中复合板的部分开始分离。没有一个PCB是完美的，PCB的某些区域可能会出现少量的分层，要防止大规模的分层。这涉及到正确地配对回流曲线，材料，预焙参数，和正确地存储层压板。

什么是PCB分层?

当PCB经历分层时，基材层开始相互分离。如果在组装的裸PCB或完全组装的PCBA上观察，当分层发生时，焊膜可能出现大面积变色和冒泡。相关的分层形式也称为水泡和麻疹。前者与大规模分层几乎相同，而麻疹是非常小的分层白点的形成。

下图是显示PCB表面层分层的示例图像。有些圆形的变色区域是上层材料开始从基层材料分离的地方。

此图像显示了发生在柔性电缆刚性区域的分层。［源］

导致分层的两个主要因素是水分暴露和反复的热漂移。

困在PCB基材中的水分是导致分层的最常见原因。层压板材料不适当的储存条件会导致湿度的吸收，而PCB基板在制作过程中过多的湿度会导致分层。PCB基材是吸湿的，水很容易吸附到未固化的基材上。如果储存条件潮湿或材料暴露在冷凝物中，就会发生这种情况。

多余的水分困在板并不总是导致分层，但它将有助于导电阳极丝(CAF)。水参与了电化学反应，导致PCB中导体之间的小丝生长。这种生长会导致导体桥接，产生短路这样会破坏板子，而且水的存在会加速反应速度。CAF可以通过显微观察(通常使用扫描电子显微镜)从显微切片或直接在表面层进行识别(见下文)。

PCB分层

这张图片显示了导致成丝的主要电化学反应和PCB表面层成丝的一个例子。［源］

只要板子里有水分，它就会在以后的加工阶段在高温下变成蒸汽。例如,回流焊过程都是在200°C以上进行的，这远远高于水的沸点。压力蒸汽会干扰板的压制和固化，从而产生较弱的粘结，这可能会导致在随后的加工步骤中或在PCBA投入运行时发生大的热漂移时分层。

另一个要研究的领域是PCB在高温下保存的时间。重复热漂移至高温，特别是超过玻璃化转变温度时，会导致组装过程中的分层。即使在组装好电路板后，如果PCBA重复进行热当应力高于玻璃化转变温度时，有可能开始发生分层。

为了防止在制造过程中分层，应检查回流焊剖面和波峰焊参数，以确保PCB基材上不会有过度的应力。热致分层可能从板的内层开始，而不会在外层产生水泡或开裂。如果将有多次焊接循环，或预期板将在运行过程中经历较大的热漂移，则应使用高tg板材料。

就像其他制造缺陷一样，分层并没有单一的原因。以上所列的因素共同作用导致分层并产生上述缺陷。除去湿气的解决办法是在制造之前，也可能是在组装之前，对PCB基材进行预焙。在真空中将材料烘烤至略高于水沸点的温度将迫使水从基材中解吸，而不激活DICY/苯酚固化剂。

作为一名设计师，你无法保证你的电路板不会出现分层。这是制造工厂的工作，以确保材料的正确储存和适当的材料配对时，计划堆叠的制造。装配人员需要确保正确选择回流曲线，以确保热漂移不会反复超过层压的Tg值。最后，在制造和组装之前可能需要一个预烘烤步骤，以确保从基材和组装板上清除任何残留的湿度。

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