Leiterplattentechnisch - Mögliche Gründe für die Bildung von PCB-Mikrokurzschlüssen

PCB-Unternehmen products have a [micro-short circuit phenomenon in the inner layer of the circuit board]. Nach Untersuchung, it was found to be CAF (Conductive Anodic Filament), das auf Chinesisch "leitfähiges Anodenfilament" oder "Anodenglasfaserfilament Leckage-Phänomen" genannt wird. Aber in wörtlicher Übersetzung, Nur wenige Leute können herausfinden, was das Zeug ist, rechts? CAF ist eigentlich das Phänomen des Mikrokurzschlusses in der inneren Schicht der Leiterplatte oder der Lötstoff resist grüne Farbschicht.

Da dieses Problem im Herzen von Shenzhen Honglijie geblieben ist, mit dem Abzug der Zeit, wurden einige Kurse zur Leiterplattenherstellung hinzugefügt, und nachdem sie mit mehr Leiterplattenherstellern diskutiert haben, haben sie einige Informationen über CAF zusammengefasst. Ich stelle meine Erfahrung hier als Referenz.

Das Gründungsprinzip der CAF

Siehe das obere Diagramm, um den Prozess der CAF-Bildung zu veranschaulichen. CAF bezieht sich auf die Gleichspannung, die auf die Leiterplatte angewendet und in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit platziert wird. Linie), Loch zu Loch oder Loch zu Linie, das Kupfermetall in der Hochpotentialanode wird zuerst zu Cu+ oder Cu++ Ionen oxidiert und folgt dem Glasfasergarn des vorhandenen schlechten Kanals. Der Strahl wandert langsam und wächst in Richtung der Kathode, und die Elektronen von der Kathode bewegen sich auch in Richtung der Anode. Während der Reise treffen Kupferionen auf Elektronen und werden zu Kupfermetall reduziert und allmählich von der Anode zur Kathode gestreut, um einen Kupferfilm zu bilden, so wird es auch Kupfermigration genannt.

Viele Menschen begegnen CAF zum ersten Mal und werden immer durch sein wiederholtes Verhalten beunruhigt sein, denn sobald CAF den Leitungsweg abgeschlossen hat, wird es von Zeit zu Zeit durch hochbeständige Joule-Wärme verbrannt, also verwenden Sie ein elektrisches Messgerät, um zu trennen. Wenn Sie CAF messen, werden Sie das Phänomen von Höhen und Tiefen finden, und der gemessene Wert wird immer driften. Bevor die spezifischen Bedingungen verschwinden, erscheint die CAF-Szene wiederholt in derselben Position.

Um einen CAF-Fehler zu bilden, müssen die folgenden fünf Ausfallbedingungen gleichzeitig erfüllt sein. Das heißt, es muss einen absolut richtigen Zeitpunkt und Ort für die Herstellung von CAF geben. Daher sind Unfälle kein Zufall, sondern werden durch eine Reihe von Fehlern gebildet. von:

1. Wasserdampf (unvermeidlich in atmosphärischer Umgebung)

2. Elektrolyt (scheint schwer zu entfernen)

3. Exposition von Kupfer (Kupferfolie wird als Substrat in der Leiterplatte verwendet, so dass es nicht vermieden werden kann)

4. Bias Spannung (das Schaltungsdesign ist unvermeidlich, so dass es nicht vermieden werden kann)

5. Kanal (es scheint, dass dieser Parameter nur verbessert werden kann)

Metallionen durchlaufen elektrochemische Migrationsreaktionen (ECM, Electro Chemical Migration) in nichtmetallischen Medien unter Einwirkung eines elektrischen Feldes, wodurch ein leitender Kanal zwischen Anode und Kathode des Schaltkreises gebildet wird und der Schaltkreis kurzgeschlossen wird

Anode: Cu.Cu2++2e– (Kupfer an Anode gelöst)

H2O,H++OH-

Kathode: 2H++2e–H2

Cu2++2OH---Cu(OH)2

Cu(OH)2.CuO+H2O

CuO+H2O.Cu(OH)2.Cu2++2OH--

Cu2++2e---Cu (an Kathode abgeschiedenes Kupfer)

Es wird allgemein angenommen, dass Ionenmigration in zwei Stufen unterteilt wird: In der ersten Stufe werden das Harz und das Verstärkungsmaterial chemisch durch das Silankoppelungsmittel des Verstärkungsmaterials unter Einwirkung von Feuchtigkeit hydrolysiert, das heißt, sich auf dem Epoxidharz/Verstärkungsmaterial entlang des Verstärkungsmaterials bilden. In der zweiten Stufe durchläuft das Kupfersalz unter Einwirkung von Spannung oder Vorspannung eine elektrochemische Reaktion, wobei leitfähige Kanäle zwischen Schaltungsmustern deponiert und Kurzschlüsse zwischen Schaltungen verursacht werden. Dieses Stadium ist eine irreversible Reaktion.

Wie können wir das Auftreten von CAF verhindern oder lösen?

Um das Auftreten von CAF zu lösen oder zu verhindern, können wir von den oben genannten fünf notwendigen Bedingungen ausgehen. Solange eine dieser Bedingungen beseitigt ist, kann sie verhindert werden.

1. Verbessern Sie die Fähigkeit von Leiterplattenmaterialien in Anti-CAF

Die Auswahl der Leiterplattenmaterialien ist eigentlich sehr wichtig, um das Auftreten von CAF zu verhindern, aber in der Regel erhalten Sie, wofür Sie bezahlen. Grundsätzlich erfordern Substrate mit hoher CAF-Schutzfähigkeit eine Sonderbestellung. Die Unterseite ist, Leiterplattensubstrate zu verwenden, um CAF zu verhindern. Vorschläge:

Reduzieren Sie den Gehalt an unreinen Ionen im Material.

Das Glasfasergewebe ist vollständig mit Harz imprägniert, um gut zu verkleben.

Wenn die PCB-Substrat wird gemacht, Mehrere Bündel von Glasfaserbündeln werden in ein Tuch gewebt, und dann werden sie in den Harztank eingeführt, um einzuweichen, und dann allmählich das harzgetränkte Glasfasertuch hochziehen oder herausziehen, Der Zweck ist es, dem Harz zu ermöglichen, die Glasfaserbündel zwischen den Lücken zu füllen, wenn die Parameter in diesem Stadium nicht gut eingestellt sind, Lücken werden leicht in den Glasfaserbündeln gebildet, so dass CAF Lücken hat, die sie nutzen können.

Verwenden Sie wenig hygroskopisches Harz. Verwandte Leseartikel: Einführung in die Struktur und Funktion der Leiterplatte

2. PCB-Layout-Design vermeidet Vorspannungs- und Lochabstand

Die Durchgangslöcher der Leiterplatte, die Leiterplattengröße und -position sowie das Stapelstrukturdesign haben ebenfalls einen absoluten Einfluss auf CAF, da fast alle Anforderungen vom Design stammen. Da Produkte immer kleiner werden, wird die Dichte der Leiterplatten immer höher, aber die PCB-Prozessfähigkeit hat ihre Grenzen. Wenn der Abstand zwischen benachbarten Leitungen mit DC-Vorspannungsspannung (Vorspannungsspannung) kleiner ist, ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von CAF auch höher und höher, grundsätzlich je höher die Vorspannungsspannung oder je kleiner der Abstand, desto höher die Wahrscheinlichkeit von CAF.

Nach den Informationen, die von den aktuellen Leiterplattenherstellern bereitgestellt werden, sind die folgenden PCB-Größendesignwerte, die von den meisten Leiterplattenherstellern für CAF-Schutz empfohlen werden:

Abstand von Loch zu Lochrand (Minimum): 0,4mm

Abstand zwischen Bohrung und Linie (Minimum) (Bohren auf Metall): 12mil (0.3mm)

Blendenempfehlung: 0,3mm

Darüber hinaus wird nach tatsächlicher Erfahrung festgestellt, dass die Lücken von CAF fast überall entlang des gleichen Glasfaserbündels liegen, so dass, wenn die Anordnung von Durchgangslöchern oder Pads in einem 45-Grad-Winkel angeordnet werden kann, hilft es, den CAF zu reduzieren. Häufigkeit.

CAF Verbesserungsmaßnahmen-Design. Nach tatsächlicher Erfahrung wird festgestellt, dass die Lücken von CAF fast überall entlang des gleichen Glasfaserbündels liegen, so dass, wenn die Anordnung von Durchgangslöchern oder Pads in einem 45-Grad-Winkel angeordnet werden kann, hilft es, das Auftreten von CAF zu reduzieren.

3. Wicking Steuerung im PCB Herstellungsprozess

Hohe Temperatur wird beim mechanischen Bohren oder Laserbrennen von Leiterplatten erzeugt, die schmelzen und Schlacke bilden, wenn sie den Tg-Punkt des Harzes überschreitet. Diese Schlacke haftet an der inneren Kupferkante und dem Lochwandbereich. Bei der anschließenden Kupferbeschichtung ist der Kontakt schlecht. Daher muss der Entschmiervorgang vor der Kupferbeschichtung durchgeführt werden. Verschiedene Leimrückstände quellen auf und entspannen sich, um das anschließende glatte Eindringen und die Bisserosion von Mn+7 zu erleichtern. Einige Leiterplattenhersteller erhöhen die Temperatur der Fluffnut, um den Fluffvorgang zu beschleunigen, was zu Fluffmittel führt Eine übermäßige Lockerung der Schnittstelle verursacht eine nachfolgende Kupfermigration.

IPC-A-600 schreibt vor, dass der Abnahmestandard für Wicking wie folgt lautet:

Klasse 1, Kupferinfiltration darf 125µm (4.291 mil) nicht überschreiten

Klasse 2, Kupferinfiltration sollte 100µm (3.937 mil) nicht überschreiten

Klasse 3, Kupfer Penetration sollte 80µm (3.15 mil) nicht überschreiten

Wicking Control im Leiterplattenherstellungsprozess

Es ist nur so, dass mit dem Fortschritt der Technologie, 0,1mm (100µm) Kupfer Infiltration scheint nicht die tatsächlichen Bedürfnisse zu erfüllen. Vom 0.4mm Loch bis zum Rand des Lochs, abzüglich der Größe der Kupferinfiltration, ist der Abstand nur 0.4-0.1-0.1. = 0.2mm. Basierend auf der aktuellen Prozessfähigkeit der Leiterplattenhersteller sollte es möglich sein, die Kupferdurchdringung unter 50µm (2mil) zu steuern. Im Gegensatz dazu wurde auch der Abstand vom Loch zum Loch der Layout-Platine in der Systemfabrik auf 100µm (4mil) reduziert, was wirklich ein großer Test zur Vorbeugung und Kontrolle von CAF ist.

Wenn die Vorschubgeschwindigkeit während des mechanischen Bohrens von Leiterplatten zu schnell ist oder der Fräser die Lebensdauer überschreitet, ist es außerdem einfach, die Glasfaser zu reißen und aufgrund der äußeren Kraft des Fräsers einen Spalt zu schaffen.

4. Wasserdicht und Feuchtigkeitsregulierung während PCB-Verarbeitung

Bei der Leiterplattenmontage können Lötpastendruck, Teilebefestigung, Hochtemperaturreflow usw. einige Verunreinigungen auf der Leiterplatte hinterlassen. Diese Verunreinigungen können Löt, Kleber, Staub und Kondensation umfassen. Solche Substanzen, die anfällig für Elektrolyse sind, können elektrochemische Migration verursachen. Dichtungsmittel können verwendet werden, um die Verbindungen abzudichten, die Hohlräume schaffen und CAFs bilden können, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.