干货分享 | 从“千层蛋糕”到致命隐患，一文解析PCB 分层爆板

在电子设备中，高性能印刷电路板（PCB）就如同精密的 “千层蛋糕”，然而，当出现层间黏合失效，也就是 “分层爆板” 问题时，轻则导致信号失真，重则使整板报废。接下来，SGS带您深入了解分层爆板的成因、检测技术以及预防措施。

什么是PCB分层爆板？
分层爆板（Delamination）指PCB内部层压材料因应力、温度或工艺等问题导致层间分离，同时还可能伴随板材起泡、开裂甚至断裂的情况。这不仅影响电路可靠性，更可能引发设备短路、起火等致命风险！ 

分层爆板的元凶

■ 材料缺陷

• P片或基材吸湿膨胀：P 片和基材对存放环境有严格要求，一般温度需控制在 20℃ - 25℃，相对湿度保持在 40% - 60%。一旦环境条件不佳，受到湿度、氧气等因素影响，材料性能就会下降，进而引发分层爆板问题。
• 铜箔与树脂结合力不足：压合前棕化面不良、表面粗糙度低或铜箔表面被污染等情况都会降低基材和铜箔之间的结合力 。
• 工艺参数不匹配（温度/压力/时间）：升温速率过快使PCB内层各层材料膨胀速度不一致，增加分层风险；压合时间过短，树脂未能充分固化，也容易出现分层的现象。

■ 制程工艺问题

• 钻孔或铣边参数与基材不匹配：进刀速或钻速过快，机械应力会变大 ，会在孔壁周围产生较大的应力集中，使树脂与铜箔、树脂与玻纤布等层间出现分层。
• 沉铜 / 电镀液残留：沉铜/电镀液残留且后段清洗不干净，残留液不仅会长期腐蚀内层铜箔，在特定条件下生成的碱性物质还会对玻纤和树脂等有机材料产生腐蚀作用。
• 高温焊接时的膨胀差异：高温焊接时铜箔膨胀和玻纤树脂膨胀程度不一致，当内应力超过材料结合力时，就会引发分层。

■ 外部环境挑战

• 长期高温高湿环境：在长期高温高湿的恶劣环境下工作，树脂等有机材料会吸湿，水分会降低树脂与铜箔、玻纤布等材料之间的结合力。
• 频繁冷热循环：频繁冷热循环会使PCB材料性能逐渐下降，树脂在反复的热胀冷缩的过程中，分子链逐渐断裂，粘结性能降低。

如何检测分层爆板？

1. X射线检测（X-Ray）
原理：X射线具有强穿透性，能穿透PCB的不同材料和结构。由于不同物质对X射线吸收和衰减程度不同，原子序数高、密度大的物质吸收多。分层区域与正常区域在成像上会有差异，利用X光穿透PCB，捕捉层间空洞、裂纹等缺陷。 
用途：用于失效分析无损检测，精准定位失效位置。

图示：X射线检查空洞

2. 超声波扫描显微镜（SAT）
原理：超声波扫描显微镜发射的超声波在遇到 PCB 不同介质的界面时，由于不同介质的声阻抗不同，一部分超声波会反射回来，另一部分则继续传播。通过分析高频超声波的反射信号，就可以确定分层的位置和大小。
用途：用于高密度互连板、芯片封装可靠性验证，以及PCB生产过程中的质量控制。

图示：超声波扫描

3. 热应力测试（TST）
原理：将PCB暴露在不同的环境中，并进行多次的温度循环变化，模拟实际使用过程中可能遇到的温度变化情况。如果PCB中存在潜在的分层缺陷，在反复的热应力作用下，缺陷可能会逐渐放大或导致其他失效模式出现，从而加速暴露分层风险。
用途：用于预测PCB长期使用的可靠性，提前淘汰劣质板材。

图示：热应力测试

4. 微切片分析（Cross-Section）
原理：对疑似分层的位置切割成小块样本，对其进行镶嵌、研磨和抛光等处理，使样本的截面平整光滑，以便后续使用显微镜观察层间结合状态。
用途：直观分析失效机理，常用于实验室深度诊断。

图示：微切片观察分层

怎样预防分层爆板？

• 材料控制：选用质量可靠、性能稳定的覆铜板，其玻璃纤维布应浸渍良好，树脂含量均匀；储存时注意环境温湿度，避免板材受潮，一般湿度控制在40%-60%，温度控制在20℃-25℃。
• 优化制程工艺：根据不同材料的性能，合理调整钻孔速度；依据板材特性和产品要求，优化压合温度、压力和时间。
• 环境适应性设计：增加无导通性能的散热孔等散热结构，提升产品的散热性能；优先采用沉金等表面处理方式，增强产品的抗湿热能力。
• 全程检测护航：定期监控棕化，压合料温曲线等产线制程，保障工艺制程的稳定；通过来料检验，半成品切片监控以及出货前回流焊抽检等预防手段，对生产全流程监控。 

分层爆板是 PCB 的 “隐形杀手”，但只要我们充分了解其成因，运用科学的检测技术，严格管控生产工艺，就能够有效预防这一问题，保障电子设备的稳定运行。