PCB Haberleri - PCB'deki elektrikmigrasyon ve IC elektrikmigrasyon analizi

Elektromigrasyon nedir ve neden oluyor? Daha önemlisi, nasıl engelleyeceğim? Basit bir PCB tahtası ve IC elektrikmigrasyon analizi. Bu cihazları farklı koşullarda kısa devre ve açık devre ile engellemek. Bu amaç için birkaç endüstri standart geliştirildi. Bu standartlar hakkında ve elektrikmigrasyonun yeni ekipmanlar nasıl başarısız olabileceğini bilmeniz gerekiyor.

Elektromigrasyon

Daha fazla komponent küçük bir uzayda yıkıldığında, belirtilen bir potansiyel farklı iki yönetici arasındaki elektrik alan daha büyükleşecek. Bu, yüksek voltaj elektroniklerinde, özellikle elektrostatik patlama (ESD) konusunda bir sürü güvenlik sorunlarına yol a çar. Hava ile ayrılmış iki yönetici arasındaki yüksek elektrik alan havanın dizilektik kırılmasını neden ediyor. Bu da çevredeki devredeki kilitler ve current pulsler oluşturur. PCB veya diğer aygıtları önlemek için, yöneticilerin arasındaki potansiyel farklılığına bağlı olan yöneticileri uzakta ayrılın.

Yukarıdaki temizleme mesafesi ekipman başarısızlığına karşı güvenlik ve korumak için önemlidir, fakat substratların arasındaki mesafesi de önemlidir. Düşünmek için başka bir nokta dielektrik arasındaki yöneticiler arasındaki mesafe. PCB'de, buna "creepage distance" denir ve ihtiyaçları (ve elektrik temizleme) IPC2221 standartinde tanımlanır. İşlemciler arasındaki yer küçük olduğunda elektrik alanı büyük olabilir, elektrik göçmene yol açar.

Çalıştırıcıdaki mevcut yoğunluğu büyük (IC'de), ya da iki yönetici arasındaki elektrik alan büyük (PCB'de) olduğunda, elektrikmigrasyonu sürükleyen mekanizma eksponentsiz büyüme olarak tanımlanabilir. Elektromigrasyonu engellemek için dizaynınızı çekmek için üç lever kullanabilirsiniz:

İşleticiler arasındaki boşluğu arttır (PCB'de)

Yöneticiler arasındaki voltajı azaltın (PCB'de)

Aşa ğıdaki bir akışta ekipman çalıştırmak için (IC'de)

Elektromigrasyon in ics: açık ve kısa devreler

IC bağlantısında, ana kuvvet iki yönetici ve sonraki ionizasyon arasında elektrik alan değildir. Farklı olarak, sert durum elektrikmigrasyonu yüksek ağır yoğunluklarda (genellikle "10.000 A/cm2") elektriksel aktarımı yüzünden (bu durumda metal kendisi bağlantı yapan bir yol üzerinde hareket ediyor). Elektromigrasyon Ahrrenius sürecine uyuyor, bu yüzden göç hızı bağlantı sıcaklığının arttığı ile artıyor.

Bakar elektrikmigrasyonundaki güçler aşağıda gösterilir. Rüzgar gücü, lattice'deki metal atomlarından elektronların yayılmasına neden metal jonların üzerinde çalıştığı gücüdür. Bu tekrarlanan ionizasyon ve momentum özgür metal ion'lara aktarılması onları anoda tarafından uzaklaştırır. Bu göç sürecinde etkinleştirme enerjisi var. Metin atomlarına transfer edilen enerji Ahrrenius aktivasyon s ürecinin üstüne geçtiğinde doğrudan yayılma başlar. Bu, konsantrasyon hızlandırması (Fick'in Kanunu) tarafından yönlendirilmiş.

Metal bir yöneticinin yüzeyine çekildiğinde, iki yöneticiyi köprü yapabilen yapılar inşa etmeye başlar, kısa bir devre nedeniyle. Ayrıca bağlantının anodu tarafındaki metali de yok edebilir. Açık devre yolu açar. Aşağıdaki SEM görüntüsü iki yönetici arasında uzatılmış elektrikmigrasyonun sonuçlarını gösterir. Metal yüzeyi dağıtırken boşlukları (açık devreler) bırakır ya da yakın yöneticilere (kısa devreler) bağlanır. Ekstra deliklerle ilgili olaylarda, elektrikmigrasyon hatta sürücünün altındaki sürücüsü bile yok edebilir.

PCBS'deki elektrromigrasyon: Dendrik büyüme

PCBS'de benzer bir etkisi oluyor, bu yüzden iki olası elektrikmigrasyon formu oluşturuyor:

Yukarıda tanımladığı gibi, yüzeyin boyunca elektrikmigrasyon

Yarı yönetici tuzların oluşturulması dendritik dendritik yapıların elektriksel büyümesine yol açar.

Bu etkiler farklı fiziksel süreçler tarafından kontrol edilir. İki yöneticilerin arasındaki şimdiki yoğunluğu çok düşük olabilir, çünkü metal kablosunun büyük boyutlu IC bağlantısının karşılaştığı kısa bölümüne karşılaştığı için. Bu durumlarda, göçme yüksek ağırlıklarda oluyor ve zamanında aynı tür kısa kesik büyümesi sonucu veriyor. Yüzey katındaki sonraki oksidasyon, yöneticinin havaya açık olduğu için olabilir.

İkinci durumda elektrikmigrasyon elektrolitik bir süreç. Bu alan su ve tuz varlığında elektriksel kimyasal tepkileri sürüyor. Elektrolytik elektrikmigrasyon yüzeyde su ve iki yönetici arasındaki yüksek doğrudan akışı gerekiyor. Bu elektrikchemical reaksiyonları ve dendrik büyümesini sürüyor. Metal ions göçmesi suyun çözümünde boşalır ve saldırıcı substrat boyunca dağılır. IPC2221 burada oynayıyor çünkü yakın yöneticiler arasındaki mesafeyi arttırmak üzere onların arasındaki elektrik alanı azaltır, bu yüzden elektrolik elektrik göç sürüşünü engelleyen reaksiyonu engeller.

Yeni düzendeki elektromigrasyon analizi tasarımı kontrol etmek için izler boşluklarının tasarım kurallarını ya da endüstri standartlarını bozmamasını sağlamak için gerekiyor. Eğer bazı temel PCB veya IC düzenleme araçlarına erişiminiz varsa, bu kurallara karşı düzenlemeyi kontrol edebilirsiniz ve herhangi bir ihlal bulabilirsiniz. ICS ve PCBS küçük olmaya devam ettiğinde, elektrikmigrasyon analizi güveniliğini sağlamak için daha önemli olacak.