Revnede vias og tøndesprækker i PCB

Revnede vias og tønderevner er blandt de mest kritiske. latente fejl i pålideligheden i PCB-produktion.

Disse defekter består ofte den første elektriske test, men fejler senere under termisk eller mekanisk stress, hvilket gør dem særligt farlige i applikationer med høj pålidelighed.

Det forklarer denne artikel:

• Hvad er via-revner og tønde-revner?
• Hvorfor de opstår
• Hvordan de opdages
• Hvordan producenter reducerer deres forekomst

Hvad er Via Cracks og Barrel Cracks?

Via Crack

En via-revne er et brud i kobberbelægningen på en via, typisk ved:

• Knæet på via'en
• Grænsefladen mellem kobber og dielektrikum

Tøndeknæk

En tønderevne refererer specifikt til en Omfattende revne i den belagte via-tønde.

Begge afbryder den elektriske kontinuitet over tid.

Hvorfor Via-revner er et alvorligt problem for pålideligheden

Via-revner er farlige, fordi de:

• Er ofte intermitterende
• Forværres med termisk cykling
• Er svære at opdage visuelt

De dukker ofte først op efter brug i felten eller stresstest.

Oversigt over fejl:
Almindelige PCB-fejl forklaret

Primære årsager til Via- og tønderevner

Uoverensstemmelse i Z-aksens udvidelse

Under opvarmning udvider dielektriske materialer sig mere end kobber i Z-aksen.

Gentagen udvidelse og sammentrækning skaber stress i via-tønden.

Tynd eller uensartet kobberbelægning

Utilstrækkelig pladetykkelse reducerer via'ens evne til at absorbere mekanisk stress.

Procesdetaljer:
Kobberbelægningsproces i PCB-produktion

Vias med højt aspektforhold

Vias med højt aspektforhold er mere udfordrende at placere ensartet og oplever større stress.

Overdreven termisk cykling

Gentagen eksponering for:

• Reflow-lodning
• Power cykling
• Ændringer i omgivelsernes temperatur

Fremskynder dannelsen af revner.

Test af pålidelighed:
Test af PCB's termiske pålidelighed

Designfaktorer, der øger risikoen for Via Crack

Visse designbeslutninger øger risikoen betydeligt.

Designvalg med høj risiko

• Meget små gennemgangsdiametre
• Tynd PCB-tykkelse med dybe vias
• Store kobberflader uden relief
• Tætte via-in-pad-strukturer

Design-for-reliability-gennemgang er afgørende.

Produktionsfaktorer, der bidrager til Via-revner

Boringens kvalitet

Boresmuds, ru hulvægge eller fiberudtræk svækker kobberets vedhæftning.

Sammenligning:
PCB-boring vs. laserboring

Utilstrækkelig afsmitningsproces

Dårlig afsmitning forhindrer korrekt kobberbinding til det dielektriske materiale.

Kontrol af pladespænding

Forkert pletteringskemi kan medføre indre spændinger i kobberaflejringer.

Hvordan Via-revner opdages

Via-revner opdages sjældent ved overfladeinspektion alene.

Almindelige detektionsmetoder

• Test af termisk belastning
• Analyse af mikrosnit
• Elektrisk test efter cykling
• Røntgeninspektion (begrænset effektivitet)

Oversigt over inspektioner:
PCB-inspektion og -testning forklaret

Forebyggelse af revnede vias og tøndesprækker

Forebyggelse på designniveau

• Tilstrækkelig via-diameter
• Kontrolleret størrelsesforhold
• Termiske aflastningsmønstre

Forebyggelse på procesniveau

• Optimerede boreparametre
• Ensartet tykkelse af kobberbelægning
• Stress-kontrolleret pletteringskemi

Valg af materiale

• Materialer med lav Z-akse-ekspansion
• Laminater med høj Tg for termisk stabilitet

Producenter som TOPFAST integrerer overvejelser om pålidelighed tidligt i procesplanlægningen.

Forholdet til andre PCB-fejlmodi

Via revner eksisterer ofte sammen med:

• Delaminering
• Dannelse af CAF
• Intermitterende åbne kredsløb

Relateret emne:
PCB-delaminering - årsager og forebyggelse

Konklusion

Revnede vias og tønderevner er ikke tilfældige defekter, men forudsigelige resultater af termisk belastning, designbeslutninger og procesbegrænsninger.

Gennem:

• Korrekt designpraksis
• Kontrollerede fremstillingsprocesser
• Passende materialevalg

Forekomsten af dem kan reduceres betydeligt.

Via revner i PCB FAQ