Vias incrinati e crepe a barile nei PCB

Le fessure dei vias e le fessure dei barili sono tra le più critiche. guasti latenti dell'affidabilità nella produzione di PCB.

Questi difetti spesso superano i test elettrici iniziali ma si guastano successivamente sotto stress termico o meccanico, rendendoli particolarmente pericolosi nelle applicazioni ad alta affidabilità.

Questo articolo spiega:

• Che cosa sono le fessure di via e le fessure di botte?
• Perché si verificano
• Come vengono rilevati
• Come i produttori riducono la loro incidenza

Che cosa sono le fessure di via e le fessure a botte?

Via Crack

Una cricca di via è una frattura nella placcatura di rame di una via, in genere in corrispondenza di una delle due:

• Il ginocchio della via
• L'interfaccia tra rame e dielettrico

Barile crack

La fessura del barile si riferisce in particolare a una fessura circonferenziale nella canna placcata.

Entrambi interrompono la continuità elettrica nel tempo.

Perché le fessure della via sono un grave problema di affidabilità

Le fessure sono pericolose perché:

• Sono spesso intermittenti
• Peggiora con i cicli termici
• Sono difficili da individuare visivamente

Spesso compaiono solo dopo l'uso sul campo o dopo un test di stress.

Panoramica del fallimento:
Spiegazione dei guasti più comuni dei circuiti stampati

Cause primarie delle fessurazioni di vie e barili

Disadattamento dell'espansione dell'asse Z

Durante il riscaldamento, i materiali dielettrici si espandono maggiormente rispetto al rame nell'asse Z.

Le ripetute espansioni e contrazioni creano tensioni nella canna della via.

Placcatura di rame sottile o non uniforme

Uno spessore di placcatura insufficiente riduce la capacità della via di assorbire le sollecitazioni meccaniche.

Dettaglio del processo:
Processo di ramatura nella produzione di PCB

Vias ad alto rapporto d'aspetto

I vias ad alto rapporto di aspetto sono più difficili da placcare in modo uniforme e subiscono maggiori sollecitazioni.

Ciclo termico eccessivo

Esposizione ripetuta a:

• Saldatura a riflusso
• Cicli di alimentazione
• Cambiamenti di temperatura ambientale

Accelera la formazione di crepe.

Test di affidabilità:
Test di affidabilità termica dei PCB

Fattori di progettazione che aumentano il rischio di fessurazione

Alcune decisioni progettuali aumentano significativamente il rischio.

Scelte progettuali ad alto rischio

• Diametri di passaggio molto piccoli
• Spessore sottile del PCB con vias profondi
• Piani di rame di grandi dimensioni senza rilievo
• Strutture dense via-in-pad

La revisione della progettazione per l'affidabilità è fondamentale.

Fattori di produzione che contribuiscono alle fessure della via

Qualità della perforazione

Le sbavature da trapano, le pareti ruvide dei fori o l'estrazione delle fibre indeboliscono l'adesione del rame.

Confronto:
Foratura di PCB vs foratura laser

Processo di desmear inadeguato

Una scarsa desmear impedisce il corretto legame del rame con il dielettrico.

Controllo delle sollecitazioni di placcatura

Una chimica di placcatura non corretta può introdurre tensioni interne nei depositi di rame.

Come vengono rilevate le fessure

Raramente le cricche da via vengono rilevate solo con l'ispezione della superficie.

Metodi di rilevamento comuni

• Test di stress termico
• Analisi della microsezione
• Test elettrico dopo il ciclo
• Ispezione a raggi X (efficacia limitata)

Panoramica delle ispezioni:
Spiegazione dell'ispezione e del test dei PCB

Prevenzione delle fessurazioni e delle crepe del barile

Prevenzione a livello di progettazione

• Diametro adeguato della via
• Rapporto d'aspetto controllato
• Schemi di rilievo termico

Prevenzione a livello di processo

• Parametri di perforazione ottimizzati
• Spessore uniforme della ramatura
• Chimica di placcatura a stress controllato

Selezione materiale

• Materiali a bassa espansione sull'asse Z
• Laminati ad alto Tg per la stabilità termica

Produttori come TOPFAST integrano le considerazioni sull'affidabilità già nella pianificazione del processo.

Relazione con altre modalità di guasto dei PCB

Le fessure di via spesso coesistono con:

• Delaminazione
• Formazione di CAF
• Circuiti aperti intermittenti

Argomento correlato:
Cause e prevenzione della delaminazione dei PCB

conclusioni

Le fessure dei vias e le fessure dei barili non sono difetti casuali, ma risultati prevedibili di stress termico, decisioni di progettazione e limitazioni di processo.

Attraverso:

• Pratiche di progettazione corrette
• Processi di produzione controllati
• Selezione appropriata del materiale

La loro presenza può essere ridotta in modo significativo.

FAQ Crepe nei circuiti stampati