TodoS queremos PCB Board Puede ser completamente conductor y estable, Pero no es así.. El mundo real no está hecho de conductores y aislantes perfectos rodeados de vacío, El campo eléctrico interactuará con el conductor y el sustrato en el sistema real. Ya sea diseño IC o PCB, Es necesario tener en cuenta los importantes efectos de los productos electrónicos imperfectos: la electromigración. ¿Qué es la electromigración?? Más importante aún, Cómo prevenir? Un simple análisis de electromigración de PCB e IC. El objetivo es evitar cortocircuitos y circuitos abiertos en diferentes condiciones.. Por lo tanto, se establecen algunas normas industriales.. You need to understand these standards and how electromigration can cause new equipment to fail
Electromigration in electrons
As more components are stacked in a smaller space, El campo eléctrico entre dos conductores con una diferencia potencial específica se hace más grande. Esto conduce a algunos problemas de Seguridad en equipos electrónicos de alta tensión, especially electrostatic discharge (ESD). Un campo eléctrico alto entre dos conductores separados por el aire causará una ruptura dieléctrica en el aire, Por lo tanto, el arco y el pulso de corriente se generan en el circuito circundante.. Para evitar estas descargas PCB BoardS u otro equipo, Debe haber un cierto espacio entre los cables, Esto depende de la diferencia potencial entre conductores. Estas distancias de aclaramiento son importantes para la seguridad y la prevención de fallos del equipo., Pero la distancia a través del sustrato también es importante. Otro punto a considerar es la distancia entre conductores que pasan a través de un dieléctrico. En PCB, Esto se llama distancia de arrastre. Cuando la distancia entre conductores es pequeña, El campo eléctrico puede ser grande, Causar electromigración. When the current density in a conductor is large (in IC), or when the electric field between two conductors is large (in PCB), El mecanismo que impulsa la electromigración puede describirse como crecimiento exponencial. Prevención de la electromigración, you can use three levers to pull in your design:
Aumentar el espacio entre conductores (en PCB); Reducir el voltaje entre conductores (en PCB); Operar el dispositivo con una corriente más baja (en IC).
Electromigración en IC: circuito abierto y cortocircuito
En la interconexión IC, la fuerza principal no es el campo eléctrico entre dos conductores y la ionización posterior. Por el contrario, la electromigración de estado sólido se debe a la transferencia de momentum electrónico (dispersión) a altas densidades de corriente, lo que hace que el metal se mueva a lo largo del diámetro del circuito conductor (en este caso, la propia interconexión metálica). La velocidad de migración aumenta con el aumento de la temperatura de interconexión. Las fuerzas involucradas en la electromigración del cobre son las siguientes. La energía eólica es la fuerza ejercida sobre los iones metálicos debido a la dispersión de electrones de los átomos metálicos en la red. La ionización repetida y el impulso se transfieren a iones metálicos libres, lo que los hace propagarse hacia el ánodo. El proceso de migración tiene energía de activación. Cuando la energía transferida al átomo metálico supera el proceso de activación de arenius, la difusión direccional comienza bajo la Guía del gradiente de concentración (Ley de Fick). Cuando el metal es jalado a la superficie del conductor, comienza a construir estructuras capaces de conectar dos conductores, lo que resulta en cortocircuitos. También agota el metal en el lado del ánodo de interconexión, causando un circuito abierto. Las siguientes imágenes Sem muestran los resultados de la electromigración extendida entre dos conductores. A medida que el metal se mueve a lo largo de la superficie, se deja una brecha (circuito abierto) o se produce un bigote (cortocircuito) conectado a un conductor adyacente. En casos extremos con un orificio, la electromigración puede incluso agotar el conductor bajo la capa de recubrimiento.
Electromigration in PCB: dendritic growth
Similar effects occur in PCB Boards, resulting in two possible forms of electromigration:
As described above, Electromigración a lo largo de la superficie, Formación de sales de semiconductores, Crecimiento electroquímico de la estructura dendrítica. Estos efectos son controlados por diferentes procesos físicos. La densidad de corriente entre los dos conductores puede ser baja, ya que el tamaño del rastro metálico es muy grande en comparación con la sección transversal de la interconexión IC. En este caso, La migración ocurrirá a alta densidad de corriente, Causa que el mismo tipo de línea de corte crezca con el tiempo. En la superficie, La oxidación puede ocurrir cuando el conductor está expuesto al aire. En el segundo caso, La electromigración es un proceso electrolítico. Este campo conduce reacciones electroquímicas en presencia de agua y sal. La electromigración electrolítica requiere agua en la superficie y una alta corriente directa entre dos conductores, Esto impulsará la reacción electroquímica y el crecimiento de la estructura dendrítica. Los iones metálicos transportados se disuelven en solución acuosa y se difunden a través del sustrato aislante. Aumentar la distancia entre conductores adyacentes reducirá el campo eléctrico entre ellos, Por lo tanto, se suprime la reacción que conduce a la electromigración electrolítica.. El análisis de electromigración en el nuevo diseño requiere revisar el diseño para asegurar que la brecha de trazas no viole las reglas de diseño o las normas de la industria. Si puedes usar algo básico PCB Board Herramienta de diseño IC, Usted puede comprobar el diseño de acuerdo a estas reglas y encontrar cualquier violación. Con la contracción del circuito integrado
PCB Board, Para garantizar la fiabilidad, el análisis de electromigración será cada vez más importante.
