Spruckna vior och tunnsprickor i kretskort

Spruckna vior och barrelsprickor är bland de mest kritiska latenta tillförlitlighetsbrister vid tillverkning av mönsterkort.

Dessa defekter klarar ofta de första elektriska testerna men fallerar senare under termisk eller mekanisk belastning, vilket gör dem särskilt farliga i applikationer med hög tillförlitlighet.

Den här artikeln förklarar:

• Vad är via sprickor och tunnsprickor är
• Varför de uppstår
• Hur de upptäcks
• Hur tillverkare minskar förekomsten av dem

Vad är Via Cracks och Barrel Cracks?

Via Crack

En via-spricka är en spricka i kopparpläteringen på en via, vanligtvis vid:

• Knäet på den via
• Gränssnittet mellan koppar och dielektrikum

Sprickor i tunnan

En barrel crack avser specifikt en omkretsspricka i den pläterade via tunnan.

Båda avbryter den elektriska kontinuiteten över tid.

Varför Via-sprickor är en allvarlig tillförlitlighetsfråga

Via sprickor är farliga eftersom de:

• Är ofta intermittenta
• Försvagas med termisk cykling
• Är svåra att upptäcka visuellt

De uppträder ofta först efter fältanvändning eller stresstest.

Översikt över fel:
Förklaring av vanliga PCB-fel

Primära orsaker till sprickor i rör och pipor

Felaktig expansion av Z-axeln

Under uppvärmning expanderar dielektriska material mer än koppar i Z-axeln.

Upprepad expansion och sammandragning skapar spänningar i via-röret.

Tunn eller ojämn kopparplätering

Otillräcklig pläteringstjocklek minskar viaens förmåga att absorbera mekaniska påkänningar.

Processdetaljer:
Kopparpläteringsprocessen vid tillverkning av mönsterkort

Vior med högt aspektförhållande

Vior med högt aspektförhållande är svårare att platta jämnt och utsätts för större påfrestningar.

Överdriven termisk cykling

Upprepad exponering för:

• Återflödeslödning
• Kraftcykling
• Temperaturförändringar i miljön

Påskyndar sprickbildning.

Tillförlitlighetstestning:
Test av termisk tillförlitlighet för kretskort

Konstruktionsfaktorer som ökar risken för sprickbildning

Vissa konstruktionsbeslut ökar risken avsevärt.

Designval med hög risk

• Mycket små genomgångsdiametrar
• Tunn kretskortstjocklek med djupa vior
• Stora kopparplan utan relief
• Täta via-in-pad-strukturer

Granskning av design för tillförlitlighet är avgörande.

Tillverkningsfaktorer som bidrar till sprickor i Via

Kvalitet på borrning

Borrsmetning, grova hålväggar eller fiberutdragning försvagar kopparns vidhäftning.

Jämförelse:
PCB-borrning vs laserborrning

Otillräcklig desmear-process

Dålig avsmetning förhindrar korrekt kopparbindning till dielektrikumet.

Spänningskontroll vid plätering

Felaktig pläteringskemi kan leda till inre spänningar i kopparavlagringar.

Hur sprickor i Via upptäcks

Via-sprickor upptäcks sällan enbart genom ytinspektion.

Vanliga detektionsmetoder

• Termisk belastningsprovning
• Analys av mikrosnitt
• Elektrisk testning efter cykling
• Röntgeninspektion (begränsad effektivitet)

Översikt över inspektioner:
Inspektion och testning av kretskort förklaras

Förebyggande av spruckna vior och tunnsprickor

Förebyggande på designnivå

• Tillräcklig via diameter
• Kontrollerat bildförhållande
• Mönster för termisk avlastning

Förebyggande på processnivå

• Optimerade borrningsparametrar
• Enhetlig tjocklek på kopparpläteringen
• Spänningskontrollerad pläteringskemi

Val av material

• Material med låg expansion i Z-axeln
• Laminat med högt Tg för termisk stabilitet

Tillverkare som TOPFAST integrerar tillförlitlighetsfrågor tidigt i processplaneringen.

Förhållande till andra felmodi för kretskort

Via sprickor samexisterar ofta med:

• Delaminering
• CAF-bildning
• Intermittenta öppna kretsar

Relaterat ämne:
Delaminering av PCB Orsaker och förebyggande åtgärder

Slutsats

Spruckna vior och tunnsprickor är inte slumpmässiga defekter utan förutsägbara resultat av termisk påfrestning, konstruktionsbeslut och processbegränsningar.

Genom:

• Korrekt designpraxis
• Kontrollerade tillverkningsprocesser
• Lämpligt materialval

Förekomsten av dem kan minskas avsevärt.

FAQ om sprickor i PCB