干貨分享 | 從“千層蛋糕”到致命隱患，一文解析PCB 分層爆板

在電子設備中，高性能印刷電路板（PCB）就如同精密的 “千層蛋糕”，然而，當出現層間黏合失效，也就是 “分層爆板” 問題時，輕則導致信號失真，重則使整板報廢。接下來，SGS帶您深入了解分層爆板的成因、檢測技術以及預防措施。

什么是PCB分層爆板？
分層爆板（Delamination）指PCB內部層壓材料因應力、溫度或工藝等問題導致層間分離，同時還可能伴隨板材起泡、開裂甚至斷裂的情況。這不僅影響電路可靠性，更可能引發設備短路、起火等致命風險！ 

分層爆板的元兇

■ 材料缺陷

• P片或基材吸濕膨脹：P 片和基材對存放環境有嚴格要求，一般溫度需控制在 20℃ - 25℃，相對濕度保持在 40% - 60%。一旦環境條件不佳，受到濕度、氧氣等因素影響，材料性能就會下降，進而引發分層爆板問題。
• 銅箔與樹脂結合力不足：壓合前棕化面不良、表面粗糙度低或銅箔表面被污染等情況都會降低基材和銅箔之間的結合力 。
• 工藝參數不匹配（溫度/壓力/時間）：升溫速率過快使PCB內層各層材料膨脹速度不一致，增加分層風險；壓合時間過短，樹脂未能充分固化，也容易出現分層的現象。

■ 制程工藝問題

• 鉆孔或銑邊參數與基材不匹配：進刀速或鉆速過快，機械應力會變大 ，會在孔壁周圍產生較大的應力集中，使樹脂與銅箔、樹脂與玻纖布等層間出現分層。
• 沉銅 / 電鍍液殘留：沉銅/電鍍液殘留且后段清洗不干凈，殘留液不僅會長期腐蝕內層銅箔，在特定條件下生成的堿性物質還會對玻纖和樹脂等有機材料產生腐蝕作用。
• 高溫焊接時的膨脹差異：高溫焊接時銅箔膨脹和玻纖樹脂膨脹程度不一致，當內應力超過材料結合力時，就會引發分層。

■ 外部環境挑戰

• 長期高溫高濕環境：在長期高溫高濕的惡劣環境下工作，樹脂等有機材料會吸濕，水分會降低樹脂與銅箔、玻纖布等材料之間的結合力。
• 頻繁冷熱循環：頻繁冷熱循環會使PCB材料性能逐漸下降，樹脂在反復的熱脹冷縮的過程中，分子鏈逐漸斷裂，粘結性能降低。

如何檢測分層爆板？

1. X射線檢測（X-Ray）
原理：X射線具有強穿透性，能穿透PCB的不同材料和結構。由于不同物質對X射線吸收和衰減程度不同，原子序數高、密度大的物質吸收多。分層區域與正常區域在成像上會有差異，利用X光穿透PCB，捕捉層間空洞、裂紋等缺陷。 
用途：用于失效分析無損檢測，精準定位失效位置。

圖示：X射線檢查空洞

2. 超聲波掃描顯微鏡（SAT）
原理：超聲波掃描顯微鏡發射的超聲波在遇到 PCB 不同介質的界面時，由于不同介質的聲阻抗不同，一部分超聲波會反射回來，另一部分則繼續傳播。通過分析高頻超聲波的反射信號，就可以確定分層的位置和大小。
用途：用于高密度互連板、芯片封裝可靠性驗證，以及PCB生產過程中的質量控制。

圖示：超聲波掃描

3. 熱應力測試（TST）
原理：將PCB暴露在不同的環境中，并進行多次的溫度循環變化，模擬實際使用過程中可能遇到的溫度變化情況。如果PCB中存在潛在的分層缺陷，在反復的熱應力作用下，缺陷可能會逐漸放大或導致其他失效模式出現，從而加速暴露分層風險。
用途：用于預測PCB長期使用的可靠性，提前淘汰劣質板材。

圖示：熱應力測試

4. 微切片分析（Cross-Section）
原理：對疑似分層的位置切割成小塊樣本，對其進行鑲嵌、研磨和拋光等處理，使樣本的截面平整光滑，以便后續使用顯微鏡觀察層間結合狀態。
用途：直觀分析失效機理，常用于實驗室深度診斷。

圖示：微切片觀察分層

怎樣預防分層爆板？

• 材料控制：選用質量可靠、性能穩定的覆銅板，其玻璃纖維布應浸漬良好，樹脂含量均勻；儲存時注意環境溫濕度，避免板材受潮，一般濕度控制在40%-60%，溫度控制在20℃-25℃。
• 優化制程工藝：根據不同材料的性能，合理調整鉆孔速度；依據板材特性和產品要求，優化壓合溫度、壓力和時間。
• 環境適應性設計：增加無導通性能的散熱孔等散熱結構，提升產品的散熱性能；優先采用沉金等表面處理方式，增強產品的抗濕熱能力。
• 全程檢測護航：定期監控棕化，壓合料溫曲線等產線制程，保障工藝制程的穩定；通過來料檢驗，半成品切片監控以及出貨前回流焊抽檢等預防手段，對生產全流程監控。 

分層爆板是 PCB 的 “隱形殺手”，但只要我們充分了解其成因，運用科學的檢測技術，嚴格管控生產工藝，就能夠有效預防這一問題，保障電子設備的穩定運行。