Vias fissurés et fissures de tonneau dans le circuit imprimé

Les vias fissurés et les fissures en tonneau sont parmi les plus critiques. les défaillances latentes en matière de fiabilité dans la fabrication des circuits imprimés.

Ces défauts passent souvent avec succès les tests électriques initiaux, mais tombent en panne plus tard sous l'effet de contraintes thermiques ou mécaniques, ce qui les rend particulièrement dangereux dans les applications à haute fiabilité.

Cet article explique :

• Qu'est-ce qu'une fissure via et une fissure en tonneau ?
• Pourquoi ils se produisent
• Comment ils sont détectés
• Comment les fabricants réduisent leur fréquence

Que sont les Via Cracks et les Barrel Cracks ?

Via Crack

Une fissure de via est une fracture dans le placage de cuivre d'un via, généralement au niveau.. :

• Le genou du via
• L'interface entre le cuivre et le diélectrique

Fissure du tonneau

Une fissure de baril se réfère spécifiquement à une fissure circonférentielle dans l'orifice d'entrée plaqué.

Tous deux interrompent la continuité électrique au fil du temps.

Pourquoi les fissures Via constituent-elles un grave problème de fiabilité ?

Les fissures Via sont dangereuses parce qu'elles :

• sont souvent intermittents
• S'aggrave avec le cycle thermique
• sont difficiles à détecter visuellement

Ils n'apparaissent souvent qu'après une utilisation sur le terrain ou un test de résistance.

Vue d'ensemble des défaillances :
Explication des défaillances courantes des circuits imprimés

Principales causes des fissures de l'auge et du fût

Inadéquation de l'expansion de l'axe Z

Pendant le chauffage, les matériaux diélectriques se dilatent davantage que le cuivre dans l'axe Z.

L'expansion et la contraction répétées créent des tensions dans le canon de l'via.

Placage de cuivre mince ou non uniforme

Une épaisseur de placage insuffisante réduit la capacité du via à absorber les contraintes mécaniques.

Détail du processus :
Processus de placage du cuivre dans la fabrication des circuits imprimés

Vias à haut rapport d'aspect

Les vias à rapport d'aspect élevé sont plus difficiles à plaquer uniformément et subissent des contraintes plus importantes.

Cyclage thermique excessif

Exposition répétée à :

• Soudure par refusion
• Cyclisme de puissance
• Changements de température de l'environnement

Accélère la formation de fissures.

Test de fiabilité :
Test de fiabilité thermique des circuits imprimés

Facteurs de conception qui augmentent le risque de fissures Via

Certaines décisions en matière de conception augmentent considérablement les risques.

Choix de conception à haut risque

• Très petits diamètres de passage
• Faible épaisseur du circuit imprimé avec des vias profonds
• Grands plans de cuivre sans relief
• Structures denses via-in-pad

L'examen de la conception pour la fiabilité est essentiel.

Facteurs de fabrication contribuant aux fissures Via

Qualité du forage

Les traces de perçage, les parois rugueuses des trous ou l'arrachement des fibres affaiblissent l'adhérence du cuivre.

Comparaison :
Perçage de circuits imprimés et perçage au laser

Processus de démaculage inadéquat

Un mauvais désencrassement empêche une bonne liaison du cuivre au diélectrique.

Contrôle des contraintes de placage

Une mauvaise chimie de dépôt peut introduire des tensions internes dans les dépôts de cuivre.

Comment les fissures de Via sont-elles détectées ?

Les fissures Via sont rarement détectées par une simple inspection de la surface.

Méthodes de détection courantes

• Essai de contrainte thermique
• Analyse des microsections
• Essai électrique après cyclage
• Inspection par rayons X (efficacité limitée)

Vue d'ensemble de l'inspection :
Inspection et test des PCB expliqués

Prévention des fissures dans les tuyaux et des fissures dans les tonneaux

Prévention au niveau de la conception

• Diamètre de passage adéquat
• Rapport d'aspect contrôlé
• Modèles de relief thermique

Prévention au niveau du processus

• Paramètres de forage optimisés
• Épaisseur uniforme de la couche de cuivre
• Chimie de placage sous contrainte

Sélection des matériaux

• Matériaux à faible dilatation sur l'axe Z
• Stratifiés à haute teneur en Tg pour la stabilité thermique

Les fabricants comme TOPFAST intègrent les considérations de fiabilité dès le début de la planification des processus.

Relation avec d'autres modes de défaillance des circuits imprimés

Les fissures Via coexistent souvent avec :

• Décollement
• Formation de CAF
• Circuits ouverts intermittents

Sujet connexe :
Décollement des PCB : causes et prévention

Conclusion

Les vias fissurés et les fissures en tonneau ne sont pas des défauts aléatoires mais des résultats prévisibles de les contraintes thermiques, les décisions de conception et les limites du processus.

A travers :

• Pratiques de conception appropriées
• Procédés de fabrication contrôlés
• Sélection appropriée des matériaux

Leur fréquence peut être réduite de manière significative.

Via Cracks in PCB FAQ