Gebarsten aders en barsten in printplaten

Gebarsten vias en barsten in de loop behoren tot de meest kritieke latente betrouwbaarheidsfouten in PCB-productie.

Deze defecten doorstaan vaak de eerste elektrische tests, maar falen later onder thermische of mechanische spanning, waardoor ze vooral gevaarlijk zijn in toepassingen met een hoge betrouwbaarheid.

Dit artikel legt het uit:

• Wat zijn via cracks en barrel cracks
• Waarom ze voorkomen
• Hoe ze worden gedetecteerd
• Hoe fabrikanten hun voorkomen verminderen

Wat zijn Via Cracks en Barrel Cracks?

Via Crack

Een via-scheur is een breuk in de koperbeplating van een via, meestal bij:

• De knie van de via
• Het grensvlak tussen koper en diëlektricum

Barrel Crack

Een barst in een vat verwijst specifiek naar een omtrekscheur in de vergulde via loop.

Beide onderbreken na verloop van tijd de elektrische continuïteit.

Waarom barsten in de via een serieus betrouwbaarheidsprobleem zijn

Via scheuren zijn gevaarlijk omdat ze:

• Zijn vaak intermitterend
• Verslechtert met thermische cycli
• moeilijk visueel waarneembaar zijn

Ze verschijnen vaak pas na gebruik in de praktijk of na stresstests.

Overzicht van storingen:
Veelvoorkomende PCB-fouten uitgelegd

Primaire oorzaken van via en barrelscheuren

Z-as uitzettingsfout

Tijdens verhitting zetten diëlektrische materialen meer uit dan koper in de Z-as.

Herhaaldelijk uitzetten en inkrimpen creëert spanning in het via vat.

Dun of niet-uniform koperplateren

Onvoldoende laagdikte vermindert het vermogen van de via om mechanische spanning te absorberen.

Procesdetail:
Koperplateerproces bij PCB-productie

Vias met hoge beeldverhouding

Vias met een hoge hoogte-breedteverhouding zijn moeilijker gelijkmatig te plaatsen en ondervinden meer stress.

Overmatige thermische cycli

Herhaalde blootstelling aan:

• Reflow solderen
• Fietsen met vermogen
• Veranderingen in omgevingstemperatuur

Versnelt de scheurvorming.

Betrouwbaarheidstesten:
PCB thermische betrouwbaarheidstesten

Ontwerpfactoren die het risico op scheuren vergroten

Bepaalde ontwerpbeslissingen verhogen het risico aanzienlijk.

Ontwerpkeuzes met een hoog risico

• Zeer kleine via-diameters
• Dunne PCB-dikte met diepe vias
• Grote koperen vlakken zonder reliëf
• Dichte via-in-pad structuren

Een ontwerp-voor-betrouwbaarheidstoetsing is cruciaal.

Productiefactoren die bijdragen aan scheuren in de via

Boorkwaliteit

Boorsporen, ruwe gatwanden of vezeltrek verzwakken de koperhechting.

Vergelijking:
PCB-boren vs. laserboren

Ontoereikend afstrijkproces

Een slechte ontsmetting voorkomt een goede koperbinding met het diëlektricum.

Spanningsbeheersing bij plateren

Een onjuiste chemische samenstelling van het plateren kan interne spanning introduceren in koperafzettingen.

Hoe via barsten worden opgespoord

Via-scheuren worden zelden ontdekt door alleen het oppervlak te inspecteren.

Algemene detectiemethoden

• Thermische belastingstesten
• Microdoorsnede-analyse
• Elektrisch testen na het fietsen
• Röntgeninspectie (beperkte effectiviteit)

Inspectieoverzicht:
PCB-inspectie en -testen uitgelegd

Gebarsten aders en barsten in de vaten voorkomen

Preventie op ontwerpniveau

• Voldoende via diameter
• Gecontroleerde hoogte-breedteverhouding
• Thermische reliëfpatronen

Preventie op procesniveau

• Geoptimaliseerde boorparameters
• Uniforme koperdikte
• Chemie voor spanningsgecontroleerd plateren

Materiaalkeuze

• Materialen met lage Z-as expansie
• Laminaten met hoge Tg voor thermische stabiliteit

Fabrikanten zoals TOPFAST integreren betrouwbaarheidsoverwegingen al vroeg in de procesplanning.

Relatie tot andere faalwijzen van PCB's

Via scheuren komen vaak ook voor:

• Delaminatie
• CAF-vorming
• Intermitterende open circuits

Gerelateerd onderwerp:
PCB Delaminatie Oorzaken en Preventie

Conclusie

Gebarsten vias en barsten zijn geen willekeurige defecten, maar voorspelbare resultaten van thermische spanning, ontwerpbeslissingen en procesbeperkingen.

Door:

• Juiste ontwerppraktijken
• Gecontroleerde productieprocessen
• Geschikte materiaalselectie

Hun voorkomen kan aanzienlijk worden verminderd.

Via barsten in PCB FAQ