Tecnología de PCB - Posibles causas de la formación de microcortocircuitos en PCB

Los productos de la compañía de PCB tienen [micro - cortocircuito en la capa interior de la placa de circuito]. Después de la investigación, se descubrió que era CAF (alambre positivo conductor), conocido en chino como "alambre anódico conductor" o "fenómeno de fuga de alambre de fibra de vidrio anódica". ¿Pero en la traducción literal, pocas personas pueden averiguar qué son estas cosas, ¿ verdad? CAF es en realidad un fenómeno de micro - cortocircuito en la capa interior de la placa de circuito o en el recubrimiento verde de soldadura.

Debido a que este tema ha estado en la mente de Shenzhen honglijie, con el tiempo se han agregado algunos cursos de fabricación de pcb, y después de discutir con más fabricantes de pcb, han resumido alguna información sobre caf. Pongo mi experiencia aquí para su referencia.

Principios de formación de CAF

Consulte la imagen de arriba para ilustrar el proceso de formación de caf. CAF se refiere al voltaje de corriente continua aplicado a la placa de circuito impreso y colocado en un ambiente de alta humedad. Línea a agujero o línea a agujero, el metal de cobre en el ánodo de alto potencial se oxidará primero en iones de cobre + o cobre +, y seguirá el alambre de fibra de vidrio del canal malo existente. el haz de electrones migra y crece lentamente hacia el cátodo, y los electrones del cátodo también se mueven hacia el ánodo. Durante el viaje, los iones de cobre se encuentran con electrones, se reducen a metales de cobre y se propagan gradualmente del ánodo al cátodo, formando una película de cobre, por lo que también se llama "migración de cobre".

Muchas personas se encuentran con un caf por primera vez y siempre se ven molestas por su comportamiento repetitivo, ya que una vez que el caf completa la ruta de conducción, de vez en cuando se quema por calor de Julios de alta resistencia, por lo que se separa con un medidor. al medir el caf, se encuentran altibajos y las mediciones siempre se desplazan. Hasta que desaparezcan las condiciones específicas, el escenario CAF se repetirá en el mismo lugar.

En resumen, para formar defectos de caf, se deben cumplir las siguientes cinco condiciones de falla al mismo tiempo. Es decir, debe haber un momento y un lugar absolutamente correctos para producir caf. Por lo tanto, el accidente no es accidental, sino que se forma por una serie de errores. Página de total:

1. vapor de agua (inevitable en el entorno atmosférico)

2. electrolitos (parece difícil de eliminar)

3. exposición al cobre (la lámina de cobre se utiliza como sustrato en la placa de circuito, por lo que no se puede evitar)

4. voltaje sesgado (el diseño del circuito es inevitable y, por lo tanto, inevitable)

5. Canal (parece que este parámetro solo se puede mejorar)

Bajo la acción de un campo eléctrico, los iones metálicos experimentan una reacción de migración electroquímica (ecm, migración electroquímica) en un medio no metálico, formando así un canal conductor entre el ánodo y el cátodo del circuito, lo que provoca un cortocircuito en el circuito.

ánodo: cobre - cu2 + 2eà (cobre disuelto en el ánodo)

Peróxido de hidrógeno - H + oh -

Cátodo: 2H + 2eà - H2

Cu2 + 2oh - cu (oh) 2

Cobre (oh) 2 - Cuo + H2O

Cuo + H2O - cu (oh) 2 - cu2 + 2oh -

Cu2 + 2E - cobre (cobre depositado en cátodo)

En general, se considera que la migración de iones se divide en dos etapas: la primera, en la que la resina y el refuerzo son químicamente hidrolizados por el agente de acoplamiento de Silano del material reforzado bajo la acción de la humedad, es decir, formados en resina epoxi / material reforzado a lo largo del material reforzado. la ruta de fuga del CAF Es una reacción reversible en esta etapa; En la segunda fase, bajo la acción de un voltaje o un sesgo, la sal de cobre realiza una reacción electroquímica, depositando canales conductores entre patrones de circuito, lo que provoca un cortocircuito entre circuitos. Esta etapa es una reacción irreversible.

¿¿ Cómo prevenimos o resolvemos la aparición de caf?

Para resolver o prevenir la aparición de caf, en realidad se pueden comenzar con las cinco condiciones necesarias anteriores. Siempre que se elimine cualquiera de estas condiciones, se puede evitar que ocurra.

1. mejorar la resistencia a la CAF de los materiales de la placa de circuito

La elección del material de la placa de circuito es en realidad muy importante para evitar que ocurra un caf, pero generalmente obtendrás lo que pagas. Por lo general, los sustratos con alta capacidad de protección CAF requieren pedidos especiales. En la parte inferior se utiliza un sustrato de placa de circuito para evitar caf. Recomendaciones:

Reducir el contenido de iones de impurezas en el material.

La tela de fibra de vidrio está completamente impregnada con resina y bien adherida.

Al hacer el sustrato de pcb, se tejen varios haces de fibra de vidrio en una pieza de tela, luego se introducen en el tanque de resina para remojarlos, y luego se tira o tira gradualmente de la tela de fibra de vidrio empapada, con el objetivo de que la resina llene el haz de fibra de vidrio. en el hueco, si los parámetros De esta etapa no están bien configurados, Es fácil formar huecos en los paquetes de fibra de vidrio, lo que hace que el caf tenga huecos disponibles.

Uso de resina de baja absorción de humedad. Artículos de lectura relacionados: introducción a la estructura y función de la placa de circuito impreso

2. el diseño de PCB evita el voltaje de sesgo y el espaciamiento de agujeros

Los agujeros a través de la placa de circuito, el tamaño y la ubicación del circuito y el diseño de la estructura de apilamiento también tendrán un impacto absoluto en el caf, ya que casi todos los requisitos provienen del diseño. A medida que los productos son cada vez más pequeños, la densidad de las placas de circuito es cada vez mayor, pero la capacidad de procesamiento de los PCB también tiene sus limitaciones. Cuando la distancia entre líneas adyacentes con voltaje de sesgo DC (voltaje de sesgo) es pequeña, la probabilidad de ocurrencia de CAF también es cada vez mayor, básicamente cuanto mayor es el voltaje de sesgo o menor es la distancia, mayor es la probabilidad de caf.

Según la información proporcionada por los fabricantes actuales de placas de circuito, los siguientes son los valores de diseño de tamaño de PCB recomendados por la mayoría de los fabricantes de placas de circuito para la protección caf:

Distancia entre el agujero y el borde del agujero (min): 0,4 mm

Distancia de agujero a línea (mínima) (perforación al metal): 12 mils (0,3 mm)

Recomendación de apertura: 0,3 mm

Además, según la experiencia real, se ha descubierto que las brechas de los CAF se encuentran casi todas a lo largo del mismo haz de fibra de vidrio, por lo que si la disposición de los agujeros o almohadillas se puede organizar en un ángulo de 45 grados, ayudará a reducir los caf. Incidencia.

Diseño de medidas de mejora de caf. De acuerdo con la experiencia real, se ha descubierto que las brechas de los CAF siguen casi todos el mismo paquete de fibra de vidrio, por lo que si la disposición de los agujeros o almohadillas puede ser en un ángulo de 45 grados, esto ayudará a reducir la incidencia de los caf.

3. control de extracción en el proceso de fabricación de PCB

Los PCB producen altas temperaturas durante la perforación mecánica o la combustión láser, que se derriten y forman escoria cuando superan el punto Tg de la resina. Estas escorias se adherirán al borde interior del cobre y a la zona de la pared del agujero. En el cobre posterior, la exposición fue mala. Por lo tanto, la operación de descontaminación debe llevarse a cabo antes del cobre. Diversos residuos de pegamento se expanden y se relajan para facilitar la posterior penetración sin problemas de manganeso + 7 y la erosión oclusal. Sin embargo, la operación de descontaminación también puede causar cierta corrosión por mordedura en el agujero y puede causar succión del núcleo (succión del núcleo). Algunos fabricantes de placas de circuito aumentan la temperatura de la ranura de la pelusa para acelerar el funcionamiento de la pelusa, lo que produce un agente de pelusa. la relajación excesiva de la interfaz conduce a una migración posterior del cobre.

El IPC - A - 600 estipula que los criterios de aceptación de wicking son los siguientes:

Grado 1, penetración de cobre no superior a 125 micras (4291 mils)

Grado 2, la penetración de cobre no debe exceder los 100 micras (3937 mils)

En la categoría 3, la penetración del cobre no debe superar los 80 micras (3,15 mils)

Control de extracción en el proceso de fabricación de PCB

Es solo que con los avances tecnológicos, la penetración de cobre de 0,1 mm (100 micras) no parece satisfacer la demanda real. Desde el agujero de 0,4 mm hasta el borde del agujero, descontando el tamaño de la penetración de cobre, la distancia es de solo 0,4 - 0,1 - 0,1. = 0,2 mm. según la capacidad de proceso actual del fabricante de placas de circuito, debería ser posible controlar la penetración de cobre por debajo de 50 micras (2 ml). Por el contrario, la distancia entre los agujeros de la placa de circuito de diseño de la fábrica del sistema también se ha reducido a 100 micras (4 mils), lo que es realmente una gran prueba para la prevención y el control de caf.

Además, durante la perforación mecánica del pcb, si la velocidad de alimentación es demasiado rápida o el fresador supera la vida útil, es fácil desgarrar la fibra de vidrio y generar huecos debido a la fuerza externa del fresador.

4. impermeabilización y humedad durante el procesamiento de PCB

En las operaciones de montaje de pcb, la impresión de pasta de soldadura, la conexión de piezas, el retorno a alta temperatura, etc., pueden dejar algunos contaminantes en la placa de circuito. Estos contaminantes pueden incluir soldadura, pegamento, polvo y agua condensada. Esta sustancia, fácil de electrolizar, puede conducir a la migración electroquímica. Los selladores se pueden utilizar para sellar posibles huecos y formar uniones de CAF para evitar la penetración de humedad.