Новости PCB - Что такое PCB - анализ электрической миграции и IC - миграции

Что такое электрическая миграция?? And more importantly, как предотвратить? простой раунд панель PCB ис - электролитический анализ. The purpose is to prevent these devices from short-circuiting and open-circuiting under different conditions. для этого был разработан ряд отраслевых стандартов.. What do you need to know about these standards and how electromigration can cause new equipment to fail

Electromigration in electrons

по мере того, как все большее число элементов накапливается в более малых пространствах, электрическое поле между двумя проводниками, имеющими определенную разность потенциалов, становится все больше. Это привело к возникновению многочисленных проблем безопасности в высоковольтной электронике, особенно в электростатических разрядах (ESD). высокое электрическое поле между двумя проводниками, разделенными воздухом, может привести к диэлектрическому прободению воздуха и, следовательно, к возникновению электрического и электрического импульсов в контурах вокруг. для предотвращения таких разрядов в PCB или других устройствах проводники должны быть отделены друг от друга в зависимости от разности потенциалов между проводниками.

вышеуказанный промежуток очень важен для безопасности и предотвращения неисправности оборудования, but the distance across the substrate is also important. другой момент, который необходимо учитывать, это расстояние между проводниками, проходящими через диэлектрик. In PCB, Это называется дальность ползания, and its requirements (and electrical clearance) are defined in the IPC2221 standard. когда интервал между проводниками составляет много часов, электрическое поле может быть большим, leading to electrical migration.

при высокой плотности тока в проводнике (в IC) или большом поле между двумя проводниками (в PCB) механизм перемещения может быть описан как экспоненциальный рост. чтобы предотвратить электрическое перемещение, вы можете использовать три рычага, чтобы растянуть ваш дизайн:

увеличить расстояние между проводниками (в PCB)

Reduce the voltage between conductors (in PCB)

устройство для работы с низким током (в IC)

Electromigration in ics: open and short circuits

в процессе взаимодействия интегральных схем основное усилие не является электрическим полем между двумя проводниками и последующей ионизацией. Для сравнения, перенос твердого электричества происходит из - за переноса (рассеяния) электрического импульса по электропроводному пути (как правило, "10000 A / cm2") при высокой плотности тока, что приводит к перемещению металла (и в этом случае сами металлические межсоединения). электромиграция осуществляется в соответствии с процессом ахриниуса, в результате чего скорость миграции возрастает с повышением температуры межсоединений.

электрическое перемещение меди связано с силой, указанной ниже. ветер воздействует на ионы металлов в результате электронного рассеяния металлических атомов в кристаллической решетке. Эта многократная ионизация и перенос количества движения ионов свободных металлов ведут к их диффузии в анод. этот процесс миграции обладает энергией активации. Когда энергия, передаваемая в металлический атом, превышает концентрационный градиент (закон фика), процесс активации в ахлинусе начинается с направленного распространения.

когда металл тянется на поверхность проводника, он начинает строить конструкцию, способную соединять два проводника, что приводит к короткому замыканию. Он также истощает металл, соединяющий аноды друг с другом, что приводит к открытию цепи. Следующее изображение SEM показывает результат удлиненной электрической миграции между двумя проводниками. когда металл перемещается по поверхности, он оставляет зазор (открытый путь) или бороду (короткое замыкание) с соседней проводником. в экстремальных случаях, когда есть сквозные отверстия, электропередача даже истощает проводников под покровом.

электроперенос ПХД: дендритный рост

аналогичные последствия могут иметь и ПХД, что приводит к двум возможным формам электрической миграции:

As described above, электрическая миграция по поверхности

электрохимический рост дендритной структуры

эти эффекты контролируются различными физическими процессами. Ввиду большого размера проволоки по сравнению с поперечным сечением межсоединений IC плотность тока между двумя проводниками может быть очень низкой. В этих случаях миграция происходит при высокой плотности тока, что приводит к тому же типу сокращений, которые со временем увеличиваются. в поверхностном слое, когда проводник попадает в воздух, может произойти последующее окисление.

Во втором случае электролиз - это процесс. электрическое поле ведет электрохимическую реакцию при наличии воды и соли. электролитическая миграция требует высокой плотности постоянного тока между поверхностью воды и двумя проводниками, что приводит к электрохимической реакции и дендритному росту. миграционные ионы металлов растворяются в водном растворе и распространяются на всю изоляционную базу. IPC2221 работает здесь потому, что увеличение расстояния между соседними проводниками уменьшает электрическое поле между ними и тем самым сдерживает реакцию на электролитическую миграцию, ведущую к электролизу.

в новой компоновке требуется проверить дизайн для обеспечения того, чтобы зазор слежения не противоречил правилам проектирования или отраслевым стандартам. если вы можете использовать некоторые основные инструменты настройки PCB или IC, вы можете проверить раскладку в соответствии с этими правилами и обнаружить любые нарушения. по мере сокращения интегральных схем и печатных плат электролитический анализ приобретает еще большее значение для обеспечения надежности.