PCB Tecnico - Possibili ragioni per la formazione di micro cortocircuiti PCB

I prodotti della società PCB hanno un [fenomeno di micro-cortocircuito nello strato interno del circuito stampato]. Dopo l'indagine, è stato trovato per essere CAF (Conductive Anodic Filament), che è chiamato "filamento conduttivo dell'anodo" o "fenomeno di perdita del filamento della fibra di vetro dell'anodo" in cinese. Ma nella traduzione letterale, poche persone riescono a capire cos'è questa roba, giusto? CAF è in realtà il fenomeno del micro-cortocircuito nello strato interno del circuito stampato o lo strato di vernice verde resistente alla saldatura.

Poiché questo problema è rimasto persistente nel cuore di Shenzhen Honglijie, con la deduzione del tempo, sono stati aggiunti alcuni corsi sulla produzione di PCB e dopo aver discusso con altri produttori di PCB, hanno riassunto alcune informazioni sul CAF. Ho messo qui la mia esperienza come riferimento.

Il principio di formazione del CAF

Fare riferimento al diagramma superiore per illustrare il processo di formazione CAF. CAF si riferisce alla tensione CC applicata al circuito stampato e posta in un ambiente ad alta umidità. Linea), Foro a Foro o Foro a Linea, il metallo di rame nell'anodo ad alto potenziale sarà ossidato in ioni Cu+ o Cu++ in primo luogo e seguirà il filato di fibra di vetro del canale cattivo esistente Il fascio migra lentamente e cresce verso il catodo e gli elettroni dal catodo si muovono anche verso l'anodo. Durante il viaggio, gli ioni di rame incontrano elettroni e saranno ridotti in metallo di rame, e gradualmente si diffondono dall'anodo al catodo per formare un film di rame, quindi è anche chiamato "migrazione di rame".

Molte persone incontrano CAF per la prima volta e saranno sempre turbate dal suo comportamento ripetuto, perché una volta che CAF avrà completato il percorso di conduzione, sarà bruciato dal calore Joule ad alta resistenza di volta in volta, quindi utilizzare un contatore elettrico per separare Quando misurate CAF, troverete il fenomeno di alti e bassi, e il valore misurato sarà sempre alla deriva. Prima che le condizioni specifiche scompaiano, la scena CAF apparirà ripetutamente nella stessa posizione.

In sintesi, per formare un difetto CAF, devono essere soddisfatte contemporaneamente le seguenti cinque condizioni di guasto. Vale a dire, ci deve essere un momento e un luogo assolutamente giusti per produrre CAF. Pertanto, gli incidenti non sono accidentali, ma sono formati da una serie di errori. di:

1. Vapore acqueo (inevitabile nell'ambiente atmosferico)

2. Elettrolita (sembra difficile da rimuovere)

3. esposizione di rame (foglio di rame è usato come substrato nel circuito stampato, quindi non può essere evitato)

4. tensione Bias (il disegno del circuito è inevitabile, quindi non può essere evitato)

5. Canale (sembra che questo parametro può solo essere migliorato)

Gli ioni metallici subiscono reazioni di migrazione elettrochimica (ECM, Electro Chemical Migration) in media non metallici sotto l'azione di un campo elettrico, formando così un canale conduttivo tra l'anodo e il catodo del circuito e causando il cortocircuito del circuito

Anodo: Cu - Cu2++2eⓠ(Rame disciolto ad anodo)

H2O - H++OH-

Cathode: 2H++2e– - H2

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

Cu(OH)2 - CuO+H2O

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

Cu2++2e--- Cu (rame depositato al catodo)

Si ritiene generalmente che la migrazione ionica sia divisa in due fasi: nella prima fase, la resina e il materiale di rinforzo sono chimicamente idrolizzati dall'agente di accoppiamento silano del materiale di rinforzo sotto l'azione dell'umidità, cioè, formando sulla resina epossidica / materiale di rinforzo lungo il materiale di rinforzo Il percorso di perdita del CAF è una reazione reversibile in questa fase; nella seconda fase, sotto l'azione di tensione o bias, il sale di rame subisce una reazione elettrochimica, depositando canali conduttivi tra schemi di circuito, causando cortocircuiti tra circuiti. Questa fase è una reazione irreversibile.

Come possiamo prevenire o risolvere il verificarsi di CAF?

Per risolvere o prevenire il verificarsi di CAF, infatti, possiamo partire dalle cinque condizioni necessarie di cui sopra. Finché una di queste condizioni viene eliminata, può essere prevenuta dal verificarsi.

1. Migliorare la capacità dei materiali del circuito stampato in Anti-CAF

La selezione dei materiali del circuito stampato è in realtà molto importante per prevenire il verificarsi di CAF, ma di solito si ottiene quello che si paga. Generalmente, i substrati con elevate capacità di protezione CAF richiedono un ordine speciale. Il fondo è quello di utilizzare substrati del circuito stampato per prevenire CAF. Suggerimenti:

Ridurre il contenuto di ioni impuri nel materiale.

Il panno in fibra di vetro è completamente impregnato di resina per legare bene.

Quando il substrato PCB è realizzato, fasci multipli di fasci di fibra di vetro vengono tessuti in un panno e quindi vengono introdotti nel serbatoio della resina per immergersi e quindi gradualmente tirare su o tirare fuori il panno in fibra di vetro impregnato di resina, lo scopo è quello di consentire alla resina di riempire i fasci di fibra di vetro Tra le lacune, se i parametri in questa fase non sono impostati bene, Gli spazi vuoti si formano facilmente nei fasci di fibra di vetro, in modo che CAF abbia spazi vuoti da sfruttare.

Utilizzare resina igroscopica bassa. Articoli di lettura correlati: Introduzione alla struttura e alla funzione della scheda PCB

2. La progettazione del layout PCB evita la tensione di polarizzazione e la spaziatura dei fori

I fori passanti del circuito stampato, la dimensione e la posizione del circuito e la progettazione della struttura impilabile avranno anche un impatto assoluto sul CAF, perché quasi tutti i requisiti provengono dalla progettazione. Man mano che i prodotti diventano sempre più piccoli, la densità dei circuiti stampati sta diventando sempre più alta, ma la capacità di processo PCB ha i suoi limiti. Quando la distanza tra le linee adiacenti con tensione di bias CC (tensione di bias) è più piccola, la probabilità di verificarsi CAF è anche maggiore e maggiore, fondamentalmente maggiore è la tensione di bias o minore è la distanza, maggiore è la probabilità di CAF.

Secondo le informazioni fornite dagli attuali produttori di circuiti stampati, i seguenti sono i valori di progettazione delle dimensioni PCB raccomandati dalla maggior parte dei produttori di circuiti stampati per la protezione CAF:

Distanza dal foro al bordo del foro (minimo): 0.4mm

Distanza da foro a linea (minimo) (trapano a metallo): 12mil (0.3mm)

Apertura consigliata: 0,3mm

Inoltre, secondo l'esperienza reale, si scopre che le lacune di CAF sono quasi tutte lungo lo stesso fascio di fibra di vetro, quindi se la disposizione di fori o pad passanti può essere disposta ad un angolo di 45 gradi, aiuterà a ridurre il CAF. Tasso di incidenza.

CAF miglioramento misure-progettazione. Secondo l'esperienza reale, si è scoperto che le lacune di CAF sono quasi tutte lungo lo stesso fascio di fibra di vetro, quindi se la disposizione dei fori passanti o pad può essere disposta ad un angolo di 45 gradi, aiuterà a ridurre l'incidenza di CAF.

3. Wicking controllo nel processo di produzione PCB

L'alta temperatura sarà generata durante la perforazione meccanica o la combustione laser del PCB, che si fonderà e formerà scorie quando supera il punto Tg della resina. Questa scoria aderirà al bordo interno di rame e all'area della parete del foro. Nella successiva placcatura in rame, il contatto è povero. Pertanto, l'operazione di demarcazione deve essere effettuata prima della placcatura in rame. Vari residui di colla si gonfiano e si rilassano per facilitare la successiva penetrazione liscia e l'erosione del morso di Mn+7. Tuttavia, l'operazione di desmear causerà anche una certa corrosione del morso al foro passante e possibile wicking (wicking). Alcuni produttori di circuiti stampati aumenteranno la temperatura della scanalatura di fluffing al fine di accelerare l'operazione di fluffing, con conseguente agente fluffing L'eccessivo allentamento dell'interfaccia causa la successiva migrazione del rame.

IPC-A-600 stabilisce che lo standard di accettazione per Wicking è il seguente:

Classe 1, l'infiltrazione di rame non deve superare 125Â µm (4,291 mil)

Classe 2, infiltrazione di rame non deve superare 100Â µm (3.937 mil)

Classe 3, la penetrazione del rame non deve superare 80Â µm (3,15 mil)

Controllo del wicking nel processo di produzione di PCB

È solo che con l'avanzamento della tecnologia, 0.1mm (100Â µm) infiltrazione di rame non sembra soddisfare le esigenze reali. Dal foro di 0,4 mm al bordo del foro, deducendo la dimensione dell'infiltrazione di rame, la distanza è solo 0,4-0,1-0,1. = Sulla base della capacità di processo corrente dei produttori di circuiti stampati, dovrebbe essere possibile controllare la penetrazione del rame sotto 50Â µm (2mil). Al contrario, anche la distanza dal foro al foro del circuito Layout nella fabbrica del sistema è stata ridotta a 100Â µm (4mil), che è davvero un grande test per la prevenzione e il controllo del CAF.

Inoltre, durante la perforazione meccanica del PCB, se la velocità di avanzamento è troppo veloce o la fresa supera la durata, è facile strappare la fibra di vetro e creare uno spazio a causa della forza esterna della fresa.

4. Controllo impermeabile e dell'umidità durante l'elaborazione del PCB

Nell'operazione di assemblaggio PCB, la stampa della pasta di saldatura, l'attacco della parte, il riflusso ad alta temperatura, ecc. possono lasciare alcuni contaminanti sul circuito stampato. Questi contaminanti possono includere saldatura, colla, polvere e condensa. Tali sostanze soggette all'elettrolisi possono causare migrazione elettrochimica. I sigillanti possono essere utilizzati per sigillare le giunzioni che possono creare vuoti e formare CAF per prevenire l'infiltrazione di umidità.