Vías agrietadas y grietas en barril en PCB

Las fisuras en las vías y en los barriles se encuentran entre las más críticas. fallos de fiabilidad latentes en la fabricación de PCB.

A menudo, estos defectos superan las pruebas eléctricas iniciales, pero fallan más tarde bajo tensión térmica o mecánica, lo que los hace especialmente peligrosos en aplicaciones de alta fiabilidad.

Este artículo lo explica:

• Qué son las grietas de la vía y las grietas del cañón
• Por qué se producen
• Cómo se detectan
• Cómo reducen los fabricantes su incidencia

¿Qué son las grietas de la vía y las grietas del cañón?

Vía Crack

Una grieta en una vía es una fractura en el revestimiento de cobre de una vía, normalmente en:

• La rodilla de la vía
• La interfaz entre el cobre y el dieléctrico

Grieta del barril

Una grieta de barril se refiere específicamente a una grieta circunferencial en el cañón de la vía chapada.

Ambos interrumpen la continuidad eléctrica con el paso del tiempo.

Por qué las grietas en las vías son un grave problema de fiabilidad

Las grietas en las vías son peligrosas porque:

• Suelen ser intermitentes
• Empeora con los ciclos térmicos
• Son difíciles de detectar visualmente

Con frecuencia aparecen sólo después de su uso sobre el terreno o en pruebas de esfuerzo.

Resumen de fallos:
Explicación de los fallos más comunes de las placas de circuito impreso

Causas principales de las grietas en las vías y los barriles

Desajuste de la expansión del eje Z

Durante el calentamiento, los materiales dieléctricos se dilatan más que el cobre en el eje Z.

Las repetidas dilataciones y contracciones crean tensiones en el cañón de la vía.

Cobreado fino o no uniforme

Un grosor insuficiente del revestimiento reduce la capacidad de la vía para absorber tensiones mecánicas.

Detalle del proceso:
Proceso de cobreado en la fabricación de PCB

Vías de alta relación de aspecto

Las vías de alta relación de aspecto son más difíciles de revestir uniformemente y sufren mayores tensiones.

Ciclado térmico excesivo

Exposición repetida a:

• Soldadura reflow
• Ciclos de potencia
• Cambios de temperatura ambiental

Acelera la formación de grietas.

Pruebas de fiabilidad:
Pruebas de fiabilidad térmica de PCB

Factores de diseño que aumentan el riesgo de grietas en la vía

Ciertas decisiones de diseño aumentan significativamente el riesgo.

Opciones de diseño de alto riesgo

• Diámetros de vía muy pequeños
• Placas de circuito impreso de poco grosor con vías profundas
• Grandes planos de cobre sin relieve
• Estructuras densas via-in-pad

La revisión del diseño para la fiabilidad es fundamental.

Factores de fabricación que contribuyen a las grietas en las vías

Calidad de perforación

Las manchas de perforación, las paredes rugosas de los orificios o la extracción de fibras debilitan la adherencia del cobre.

Comparación:
Taladrado de placas de circuito impreso vs. Taladrado láser

Proceso de desmanchado inadecuado

Un desprendimiento deficiente impide la correcta unión del cobre al dieléctrico.

Control de tensiones de chapado

Una química de revestimiento inadecuada puede introducir tensiones internas en los depósitos de cobre.

Cómo se detectan las grietas en las vías

Las grietas de las vías rara vez se detectan sólo con una inspección superficial.

Métodos de detección habituales

• Pruebas de estrés térmico
• Análisis de microsecciones
• Pruebas eléctricas tras el ciclado
• Inspección por rayos X (eficacia limitada)

Resumen de la inspección:
Inspección y ensayo de PCB

Prevención de grietas en las vías y en los barriles

Prevención a nivel de diseño

• Diámetro adecuado de la vía
• Relación de aspecto controlada
• Patrones de alivio térmico

Prevención a nivel de proceso

• Parámetros de perforación optimizados
• Espesor uniforme del cobreado
• Química de revestimiento controlada por la tensión

Selección de materiales

• Materiales de baja dilatación en el eje Z
• Laminados de alta Tg para estabilidad térmica

Fabricantes como TOPFAST integran las consideraciones de fiabilidad en una fase temprana de la planificación del proceso.

Relación con otros modos de fallo de PCB

Las grietas de las vías suelen coexistir con:

• Delaminación
• Formación de CAF
• Circuitos abiertos intermitentes

Tema relacionado:
Causas y prevención de la delaminación de PCB

Conclusión

Las fisuras en las vías y en los barriles no son defectos aleatorios, sino resultados previsibles de estrés térmico, decisiones de diseño y limitaciones del proceso.

A través de:

• Prácticas de diseño adecuadas
• Procesos de fabricación controlados
• Selección adecuada del material

Su incidencia puede reducirse significativamente.

Vía Grietas en PCB FAQ