Почему происходит пузырение печатной платы? Как это решить?
В сфере электронного производства, печатная плата, известный как «мать электронных компонентов»,» напрямую определяет надежность и срок службы конечной продукции. Вздутие печатной платы считается «невидимым убийцей» во время производства и использования: легкие случаи приводят к плохому контакту в цепи и затруднению передачи сигнала., в то время как тяжелые случаи могут вызвать короткие замыкания и перегорания, что приводит к значительным затратам на доработку и потере бренда для предприятий.. Являетесь ли вы инженером в мастерской SMT или менеджером по закупкам электронного оборудования, эта сложная проблема неизбежна. Сегодня, мы разберем основную логику процесса образования печатных плат с трех точек зрения: «Что это такое?», почему это происходит, и что с этим делать» — и предоставить практический набор решений.
Формы пузырьков печатной платы
Пузырение на печатной плате — это не единичное явление.. В зависимости от места бурления, форма, и стадия формирования, его можно разделить на различные типы. Точная идентификация является основой эффективного решения проблем..
1. Классифицировано по всплывающему местоположению
Пузырьки между подложкой и медной фольгой:
Самый распространенный тип. Он выглядит как полая выпуклость между медной фольгой и подложкой. (например ФР-4). Нажатие пальцами придает легкую эластичность.. В тяжелых случаях, медная фольга отрывается вместе с выпуклостью, прямое повреждение непрерывности цепи.Паяльная маска пузырится:
Чернила паяльной маски отделяются от подложки или медной поверхности., образуя прозрачные или желтоватые выпуклости. Это влияет на характеристики изоляции и вызывает дефекты поверхности, которые не могут пройти визуальный осмотр клиента..Подушечка пузырится:
Локализованные выпуклости на подушечках, обычно происходит после пайки, приводит к слабым или ложным паяным соединениям — одной из основных причин последующих сбоев продукта..Внутреннее пузырение в многослойных платах:
Спрятаны внутри многослойных печатных плат и их трудно обнаружить на ранней стадии.. Обычно они появляются во время работы при высоких температурах или при проверке надежности.. Ремонт чрезвычайно сложен и обычно приводит к металлолому печатной платы..
2. Классификация по стадиям формирования
Пузырение во время производства:
Происходит непосредственно во время таких процессов, как ламинирование., лечение, или пайка, в основном связано с параметрами процесса или качеством материала. Ущерб можно вовремя остановить.Пузырение при хранении/транспортировке:
Возникает после изготовления печатной платы из-за плохих условий хранения или вибрации при транспортировке – часто упускается из виду, но очень дорого..Пузырение во время конечного использования:
Появляется во время работы изделия при нагревании, влажность, или вибрация, вызывая прямой отказ продукта и серьезный ущерб бренду.
Основные причины образования пузырей на печатной плате
Хотя пузырение печатной платы кажется «поверхностной проблемой».,” на самом деле это концентрированная вспышка вопросов, связанных с сырьем, производственные процессы, и экологический контроль. Только выявив первопричину, можно точно решить проблему..
1. Сырье: «Врожденные дефекты» как основная опасность
Проблемы с качеством подложки:
Содержание смолы, содержание влаги, и термостойкость таких материалов, как FR-4, имеют решающее значение..Низкое содержание смолы → недостаточная адгезия
Чрезмерная влага (обычно требуется ≤0,05%) → испаряется под воздействием тепла и выталкивает медную фольгу или паяльную маску
Плохая термостойкость → размягчается или разлагается во время пайки., потеря адгезии
Проблемы с медной фольгой:
Плохая шероховатость, адгезия, или поверхностное загрязнение/окисление снижают прочность сцепления. Под жарой, разделение происходит легко. Электролитическая медная фольга с недостаточной обработкой поверхности еще более склонна к образованию пузырей..Дефекты чернил паяльной маски:
Плохая адгезия или термостойкость., или поглощение влаги во время хранения, препятствует правильному склеиванию после печати. Неправильные пропорции смешивания (НАПРИМЕР., количество отвердителя) привести к неполному отверждению и риску образования пузырей.
2. Процесс производства: «Операционные отклонения» как прямая движущая сила
(1) Предварительная обработка: Недостаточная очистка → нет адгезионной основы
Масляные пятна, окисление, или пыль на поверхностях печатной платы блокирует соединение.
Окисленная медь образует рыхлый оксидный слой, предотвращающий прилипание смолы.
Пыль на подложке создает «барьеры»,» вызывая локальное вздутие паяльной маски
(2) Ламинирование: Неправильный контроль параметров → слабое межслойное соединение
Точный контроль температуры, давление, и время имеет важное значение.
Слишком низкая температура: смола не может течь или заполнять зазоры
Слишком высокая температура: смола разлагается
Недостаточное давление: воздух, попавший внутрь, образует пузырьки
Избыточное давление: смола выдавлена, уменьшение площади склеивания
Неправильное время отверждения: слишком короткий → неполное излечение; слишком долго → старение смолы
(3) Печать/отверждение паяльной маски: Плохая обработка → скрытые риски
Неравномерное давление швабры или чрезмерная скорость → неравномерная толщина, пузыри
Недостаточный предварительный обжиг → растворитель не полностью испаряется → пузыри во время отверждения
Неправильная температура/время отверждения → неполное сшивание., слабая адгезия
Быстрые изменения температуры → термический стресс → позднее образование пузырьков
(4) Пайрь: Высокотемпературный удар вызывает слабые места
SMT оплавление или волна пайки при 200–260°C подвергаются нагрузкам материалы печатных плат..
Области слабого соединения расширяются и отделяются из-за несоответствия температурного расширения., образуя пузыри. Перегрев или длительное время выдержки ухудшают разложение смолы..
3. Среда & Хранилище: Плохой «пост-уход» вызывает отсроченные проблемы
Печатные платы требуют строгого контроля температуры/влажности. (идеальный: 20–25°С, 40–60% относительной влажности).
Поглощение влаги, термоциклирование, или плохая упаковка при транспортировке приводят к пузырению.
4. Дефекты дизайна: Скрытые «врожденные лазейки»
Ошибки конструкции могут привести к образованию пузырей., включая:
Большие площади меди без термической разгрузки → перегрев во время пайки
Перекрытие медного внутреннего слоя → захваченный воздух во время ламинирования
Плохой переход между паяльной маской и медной кромкой → более легкое расслоение
Решения для устранения пузырьков на печатных платах в различных сценариях
1. Пузырение во время производства: Остановить потери быстро, Оптимизировать процессы
Подложка – барботирование медной фольги:
Проверьте содержание влаги (через тест на выпечку)
Замените дефектные материалы
Повторная калибровка параметров ламинирования
Легкое пузырение → вторичное ламинирование; серьезный → металлолом
Паяльная маска пузырится:
Перед отверждением: удалить чернила → повторно обработать поверхность → перепечатать → правильно закрепить
После отверждения: небольшие площади → ремонт; большие площади → переделка + анализ первопричин
Пайка барботажная:
Пауза пайки
Проверьте температурный профиль
Уменьшите температуру/время выдержки
Предварительное запекание впитывающих влагу печатных плат
2. Пузырение во время хранения/транспортировки: Улучшение окружающей среды, Усиление защиты
Запекание печатных плат с пузырьками (50–60°C в течение 2–4 часов) и проверить.
Усовершенствовать системы контроля влажности в хранилищах.
Используйте вакуумную упаковку + осушители.
Улучшите антивибрацию и защиту от влаги во время транспортировки..
3. Пузырение во время конечного использования: Отследите основную причину, Исправить полностью
Отозвать затронутые продукты
Проанализируйте место и причину возникновения пузырьков.
Если сырье → смените поставщиков
Если процесс → проверить параметры, переподготовка операторов
Если проектируете → перераспределить планировки или добавить тепловые конструкции
Создайте цикл обратной связи с клиентами, чтобы отслеживать результаты улучшений.
4. Общие методы ремонта: Экстренное исправление пузырьков небольшой площади
Подходит только для некритических зон.:
Аккуратно разрежьте поверхность пузыря.
Очистите безводным спиртом
Нанесите клей для ремонта печатной платы
Отверждение в духовке согласно характеристикам клея.
Большие пузырьки или пузырьки в критической зоне по-прежнему требуют утилизации..
Как устранить вздутие печатной платы?
Расслоение печатной платы означает разделение между различными слоями печатной платы., что может привести к проблемам с электрическим подключением. Ниже приведены общие шаги и инструменты, которые обычно используются для устранения пузырей или расслоения ламинированных печатных плат.:
Инструменты:
Микроскоп: Используется для проверки отслоившихся участков и для точных работ..
Скальпель или нож X-Acto.: Используется для аккуратного удаления поврежденных участков..
Мелкая наждачная бумага или абразивные подушечки: Используется для очистки и придания шероховатости поверхности для улучшения адгезии..
Изопропиловый спирт или ацетон: Используется для очистки и обезжиривания поверхностей..
Паяльник и припой: Используется для восстановления любых поврежденных следов или компонентов..
Эпоксидная смола: Используется для склеивания и заполнения отслоившихся участков..
Лампа или духовка для полимеризации: Требуется, если эпоксидная смола требует отверждения под воздействием ультрафиолета или тепла..
Как исправить вздувшийся ламинат:
Проверьте расслоение:
Используйте микроскоп, чтобы внимательно осмотреть отслоившуюся область и оценить степень повреждения..Удалить поврежденные места:
Используйте скальпель или нож X-Acto, чтобы аккуратно удалить отслоившиеся или поврежденные части печатной платы..Очистите и подготовьте поверхность:
Используйте мелкую наждачную бумагу или абразивную подушечку, чтобы очистить и придать шероховатость области вокруг расслоения..
Тщательно очистите участок изопропиловым спиртом или ацетоном, чтобы не осталось загрязнений..Нанесите эпоксидную смолу:
Аккуратно нанесите эпоксидную смолу на отслоившийся участок., гарантируя, что он заполняет зазоры и скрепляет слои вместе. Используйте микроскоп для точного нанесения..Вылечить эпоксидную смолу:
При необходимости, отвердите эпоксидную смолу с помощью полимеризационной лампы или духовки в соответствии с инструкциями производителя..Доработка компонентов:
Если какие-либо компоненты или следы были повреждены во время расслоения, переделка и ремонт их с помощью паяльника.Осмотрите и протестируйте:
После ремонта, еще раз осмотрите область под микроскопом, чтобы убедиться в правильности склеивания и соединения.. Проверьте функциональность печатной платы и электрическую целостность..
Стоит отметить, что ремонт расслоения печатной платы может быть очень сложным и может потребовать дополнительных навыков., особенно при работе с многослойными платами. Если вам не хватает профессиональных знаний в ремонте печатных плат, возможно, было бы разумно обратиться за профессиональной помощью.
Комплексная система предотвращения образования пузырей на печатных платах
По сравнению с после ремонта, профилактические меры значительно сокращают затраты и обеспечивают качество. Создание комплексной системы профилактики — от сырья до производства, хранилище, и использование — ключ к устранению образования пузырей на печатной плате.
1. Контроль сырья: Обеспечение качества у источника
Установить строгую систему квалификации поставщиков, проведение аудитов и выездных проверок поставщиков субстратов, медная фольга, чернила для паяльной маски, и другие ключевые материалы. Отдавайте предпочтение проверенным поставщикам со стабильным качеством..
Проведение полного входного контроля перед поступлением материалов на склад.:
Основания → содержание влаги, теплостойкость, содержание смолы
Медная фольга → шероховатость поверхности, адгезия, статус окисления
Чернила для паяльной маски → адгезия, теплостойкость, стабильность смешивания
Отклоняйте любые неквалифицированные материалы.
Хранение материалов должно соответствовать требованиям:
Подложки и медная фольга хранятся в сухих складских помещениях во избежание впитывания влаги.
Чернила паяльной маски запечатаны и хранятся вдали от тепла и солнечного света.; регулярно проверять на предмет износа
2. Оптимизация производственного процесса: Стандартизированная операция, Точный контроль
Стандартизированная предварительная обработка:
Выполните полный процесс «шлифовка-обезжиривание-кислотная очистка-промывка-сушка», чтобы гарантировать, что поверхности не загрязнены и не окислены.. После лечения, перейти к следующему процессу в течение 4 часов, чтобы избежать повторного заражения.Точные параметры ламинирования:
Создавайте специальные кривые ламинирования для разных типов печатных плат. (НАПРИМЕР., многослойный, толстая медь), контролировать температуру и давление в режиме реального времени, регулярно калибровать оборудование для обеспечения стабильности.Тонкая обработка паяльной маски:
Перед печатью проверьте состояние чернил и смешайте точно в соответствии с пропорциями.. Контролируйте давление и скорость ракеля для обеспечения равномерной толщины.. Строго соблюдайте требования к предварительному обжигу и отверждению.. После отверждения, проверка адгезии чернил (НАПРИМЕР., перекрестный тест).Оптимизированный температурный профиль пайки:
Определите правильные профили пайки на основе термостойкости печатной платы и типов компонентов, чтобы избежать термического удара.. Предварительно запеченные печатные платы хранятся более 7 дни (60°С для 2 часы) для удаления влаги.
3. Относящийся к окружающей среде & Контроль хранения: Обеспечение стабильности на протяжении всего цикла
Создание условий с постоянной температурой и постоянной влажностью для производства и хранения., с мониторингом в реальном времени и сигнализацией.
После производства, Печатные платы должны быть немедленно упакованы в вакуум с влагопоглотителями и индикаторами влажности., маркированы номером партии и сроком годности.
Во время транспортировки, используйте защищенную логистику, чтобы избежать дождя, давление, и сильная вибрация.
4. Дизайн & Улучшения тестирования: Заблаговременное предотвращение рисков
Этап проектирования:
Оптимизация разводки печатной платы, избегайте больших площадей с концентрацией меди, добавить терморазгрузочные отверстия и каналы. Убедитесь, что паяльная маска совмещена с медными краями, чтобы снизить риск расслоения.. Для многослойных плат, спроектируйте внутренние дорожки для облегчения выхода воздуха во время ламинирования.Улучшения тестирования:
Добавьте контрольные точки на критических этапах производства., такой как:Тест на прочность на отслаивание после ламинирования
Испытание на адгезию и термостойкость паяльной маски после отверждения
Испытание надежности при высокой температуре/высокой влажности перед отправкой
Это помогает выявить потенциальные опасности на ранней стадии..
Заключение
Продувка печатной платы может показаться сложной задачей, но, по сути, это классический случай, когда «детали определяют успех или неудачу». От каждого параметра сырья до каждой производственной установки, и в любых условиях хранения и транспортировки — любая оплошность может вызвать проблемы. Но, создав систему «исходного контроля», оптимизация процесса, и полный цикл профилактики,» риск образования пузырей можно свести к минимуму.
