Etusivu >
Blogi >
Uutiset > Säröillä olevat viat ja tynnyrihalkeamat PCB:ssä
Haljenneet läpiviennit ja tynnyrihalkeamat ovat kriittisimpiä piilevät luotettavuushäiriöt PCB-valmistuksessa.
Nämä viat läpäisevät usein alkuperäisen sähköisen testauksen, mutta epäonnistuvat myöhemmin lämpö- tai mekaanisessa rasituksessa, mikä tekee niistä erityisen vaarallisia korkean luotettavuuden sovelluksissa.
Tässä artikkelissa selitetään:
- Mitä ovat halkeamat ja tynnyrihalkeamat?
- Miksi niitä esiintyy
- Miten ne havaitaan
- Miten valmistajat vähentävät niiden esiintymistä
Mitä ovat Via- ja tynnyrihalkeamat?
Crackin kautta
Läpivientihalkeama on murtuma läpiviennin kuparipinnoitteessa, tyypillisesti:
- Polvi via
- Kuparin ja dielektrisen aineen välinen rajapinta
Tynnyrin halkeama
Piippuhalkeamalla tarkoitetaan erityisesti kehän halkeama päällystetyssä piipussa.
Molemmat katkaisevat sähköjatkuvuuden ajan myötä.
Miksi Via-säröt ovat vakava luotettavuusongelma
Halkeamat ovat vaarallisia, koska ne:
- ovat usein ajoittaisia
- Pahenee lämpökierron myötä
- Niitä on vaikea havaita silmämääräisesti
Ne ilmenevät usein vasta kenttäkäytön tai rasitustestien jälkeen.
Yleiskatsaus epäonnistumiseen:
Yleiset PCB-viat selitetty
Via- ja tynnyrihalkeamien ensisijaiset syyt
Z-akselin laajeneminen epäsuhta
Kuumennettaessa dielektriset materiaalit laajenevat Z-akselilla enemmän kuin kupari.
Toistuva laajeneminen ja supistuminen aiheuttavat jännitystä piipun kautta.
Ohut tai epätasainen kuparointi
Riittämätön pinnoitepaksuus vähentää läpiviennin kykyä ottaa vastaan mekaanista rasitusta.
Prosessin yksityiskohdat:
Kuparointiprosessi PCB-valmistuksessa
Suuren kuvasuhteen läpiviennit
Suuren kuvasuhteen läpivientejä on haastavampi levyttää tasaisesti, ja niihin kohdistuu suurempi rasitus.
Liiallinen lämpökierto
Toistuva altistuminen:
- Reflow-juottaminen
- Virtapyöräily
- Ympäristön lämpötilan muutokset
Nopeuttaa halkeamien muodostumista.
Luotettavuuden testaus:
PCB:n lämpöluotettavuuden testaus
Suunnittelutekijät, jotka lisäävät halkeamariskiä Via Crackin kautta
Tietyt suunnittelupäätökset lisäävät riskiä merkittävästi.
Korkean riskin suunnitteluvalinnat
- Erittäin pienet läpivientien halkaisijat
- Ohut piirilevyn paksuus syvillä läpivienneillä
- Suuret kuparitasot ilman helpotusta
- Tiheät via-in-pad-rakenteet
Suunnittelun luotettavuustarkastelu on ratkaisevan tärkeää.
Via-säröjä aiheuttavat valmistustekijät
Porauksen laatu
Poran tahra, karkeat reiän seinämät tai kuitujen irtoaminen heikentävät kuparin tarttuvuutta.
Vertailu:
PCB-poraus vs. laserporaus
Riittämätön desmear-prosessi
Huono desmear estää kuparin kunnollisen kiinnittymisen dielektriseen aineeseen.
Plating Stressin hallinta
Vääränlainen pinnoituskemia voi aiheuttaa kuparikerrostumiin sisäisiä jännityksiä.
Miten halkeamat havaitaan
Halkeamat havaitaan harvoin pelkällä pintatarkastuksella.
Yleiset havaitsemismenetelmät
- Lämpökuormitustestaus
- Mikroleikkausanalyysi
- Sähköinen testaus pyöräilyn jälkeen
- Röntgentarkastus (rajoitettu tehokkuus)
Yleiskatsaus tarkastukseen:
PCB:n tarkastus ja testaus selitetty
Haljenneiden vias- ja tynnyrihalkeamien estäminen
Suunnittelutason ennaltaehkäisy
- Riittävä läpimitta
- Hallittu kuvasuhde
- Lämpötilan helpotuskuviot
Prosessitason ehkäisy
- Optimoidut porausparametrit
- Tasainen kuparipinnoituksen paksuus
- Jännitysohjattu pinnoituskemia
Materiaalin valinta
- Materiaalit, joiden laajeneminen Z-akselilla on vähäistä
- Korkean Tg-arvon laminaatit lämpöstabiilisuuden varmistamiseksi
TOPFASTin kaltaiset valmistajat sisällyttävät luotettavuusnäkökohdat jo varhaisessa vaiheessa prosessin suunnitteluun.
Suhde muihin PCB:n vikaantumistapoihin
Via cracks usein rinnakkain:
- Delaminaatio
- CAF:n muodostaminen
- Ajoittaiset avoimet virtapiirit
Aiheeseen liittyvä aihe:
PCB Delamination Syyt ja ehkäisy
Päätelmä
Halkeilleet läpiviennit ja tynnyrihalkeamat eivät ole satunnaisia vikoja vaan ennustettavissa olevia seurauksia seuraavista syistä lämpörasitus, suunnittelupäätökset ja prosessin rajoitukset.
Kautta:
- Asianmukaiset suunnittelukäytännöt
- Valvotut valmistusprosessit
- Asianmukainen materiaalivalinta
Niiden esiintymistä voidaan vähentää merkittävästi.
Via Cracks in PCB FAQ
K: Voiko halkeamia korjata? V: Ei. Kun läpiviennit ovat kerran halkeilleet, niitä ei voi luotettavasti korjata.
Q: Aiheuttavatko kaikki halkeamat välittömän vian? V: Ei. Monet ovat piileviä ja ajoittaisia.
Q: Onko paksumpi kupari aina parempi? V: Ei aina, mutta riittävä ja tasainen paksuus on ratkaisevan tärkeää.
Q: Ovatko via-säröt yleisempiä lyijyttömässä kokoonpanossa? V: Kyllä, korkeampien reflow-lämpötilojen vuoksi.
Q: Voiko röntgen havaita halkeamien kautta? V: Yleensä ei, elleivät halkeamat ole vakavia.