Hepimiz umuyoruz ki PCB tahtası can be perfectly conductive and stable, Ama gerçek durum öyle değil.. Gerçek dünya vakuum tarafından çevrilen mükemmel yöneticiler ve izolatörler ile oluşturulmaz., ve elektrik alan gerçek sistemdeki yöneticilerle ve aparatlarla etkilenecek. IC veya PCB tasarımı, tamamen elektronik ürünlerin önemli etkisini düşünmek gerekir: elektrikmigrasyon. elektrikmigrasyon ve neden oluyor? Daha önemlisi, nasıl önlemeyi? Basit bir PCB ve IC elektrikmigrasyon analizi. Amacı, bu ekipmanların kısa devrelerini engellemek ve çeşitli koşullarda devrelerini açmak.. Bu amaç için bazı endüstri standartları geliştirildi.. 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, iki yönetici arasındaki elektrik alan belirlenmiş bir potansiyel farklılığı daha büyük olacak. Bu, yüksek voltaj elektronik ekipmanlarındaki güvenlik problemlerine yol açar., especially electrostatic discharge (ESD). Hava ile ayrılmış iki yönetici arasındaki yüksek elektrik alan havanın dielektrik kırılmasını sağlayacak., thereby generating an arc and a current pulse in the surrounding circuit. Bu patlamaları engellemek için PCB tahtasıs veya diğer ekipmanlar, yöneticilerin belirli bir yer ile ayrılması gerekiyor., which depends on the potential difference between the conductors. Yukarıdaki boşluk mesafesi güvenlik ve ekipman başarısızlığını engellemek için önemlidir., ama altratın arasındaki mesafe de önemlidir.. Düşünmek için başka bir nokta, dielektrik arasındaki yöneticiler arasındaki mesafe. In PCB, buna "creepage distance". Yöneticiler arasındaki mesafe küçük olduğunda,, elektrik alanı büyük olabilir, elektrikmigrasyonun. When the current density in a conductor is large (in IC), or when the electric field between two conductors is large (in PCB), elektrikmigrasyonu kullanma mekanizması eksponentsiz büyüme olarak tanımlanabilir. Elektro göç önlemek için, you can use three levers to pull in your design:
İşleticiler arasındaki yer arttır (PCB tahtasında); Yöneticiler arasındaki voltajı azaltın (PCB tahtasında); Aygıtı düşük bir a ğımda (IC'de) işle.
IC'deki elektrromigrasyon: açık devre ve kısa devre
IC bağlantılarında, ana kuvvet iki yönetici ve sonraki ionizasyon arasındaki elektrik alanı değildir. Farklı olarak, solid-state elektrikmigrasyonu yüksek ağır yoğunlukta elektron momentum transfer (dağıtıcı) yüzünden oluşturuyor, bu yüzden metal in yönetici yolun boyunca hareket ettiğini sağlar (bu durumda metal bağlantısı kendisi). Göçme hızı, bağlantı sıcaklığının arttırılmasıyla artıyor. Bakar elektrikmigrasyonda olan güçler böyle. Rüzgar gücü, lattice'deki metal atomlarından elektron yayılmasına neden metal jonların üzerinde çalıştığı gücü anlatır. Bu tekrarlanan ionizasyon ve momentum özgür metal ions'lara taşınır ve onları anoda tarafından uzaklaştırır. Bu göç sürecinde etkinleştirme enerjisi var. Metal atomuna transfer edilen enerji ahreniyus aktivasyon s ürecinden geçtiğinde, yön yayılma başlar, ki konsantrasyonun hızlandırması (Fick'in yasası) yönünde gerçekleştirilir. Metal yöneticinin yüzeyine çekildiğinde, iki yöneticiyi köprü yapabilen bir yapı oluşturmaya başlar, bu yüzden kısa bir devre nedeniyle. Ayrıca bağlantının anodu tarafındaki metali de yıkır ve açık bir devre sonucu verir. Aşağıdaki SEM görüntüsü iki yönetici arasında uzatılmış elektrikmigrasyonun sonuçlarını gösterir. Metal yüzeyi göçtiğinde, uzakları (açık devreler) bırakır ya da yakın yöneticilere bağlı viskeler (kısa devreler) oluşturur. Ekstra durumlarda, elektrikmigrasyonu kaplama katmanın altındaki yöneticileri bile yok edebilir.
Electromigration in PCB: dendritic growth
Similar effects occur in PCB tahtasıs, resulting in two possible forms of electromigration:
As described above, yüzeyde elektrikmigrasyon, yarı yönetici tuzların oluşturulması, dendritik yapıların elektriksel kimyasal büyümesine. Bu etkiler farklı fiziksel süreçler tarafından kontrol edilir.. İki yönetici arasındaki şimdiki yoğunluğu düşük olabilir çünkü metal izlerin boyutları IC bağlantısının karşılaştığı kısa bölümüne karşılaştığı için çok büyük.. Bu durumda., göçme yüksek ağırlık yoğunluğunda oluşacak., resulting in the growth of the same type of stubs over time. Yüzey katında, oxidation may subsequently occur as the conductor is exposed to air. İkinci durumda, elektrikmigrasyon bir elektrolik sürecidir.. This field drives electrochemical reactions in the presence of water and salt. Elektrolitik elektrikmigrasyon yüzeyde su ve iki yönetici arasındaki yüksek direk akışı gerekiyor., elektrikchemical reaksiyonu ve dendritik yapıların büyümesini. Kıyıtlı metal jonları su çözümünde boşalır ve tüm izolatıcı substrat üzerinde yayılır.. Yakın yöneticiler arasındaki mesafeyi arttırmak onların arasında elektrik alanı azaltır, bu yüzden elektrolitik elektrikmigrasyonu sürüp. Yeni düzendeki elektromigrasyon analizi tasarımı kontrol etmek için izin boşluğunun tasarım kurallarına ya da endüstri standartlarına ihlal etmemesini sağlamak için tasarımı kontrol etmesi gerekiyor.. Eğer bazı temel kullanabilirseniz PCB tahtası or IC layout tools, bu kurallara karşı düzeni kontrol edebilirsiniz ve herhangi bir şiddet bulabilirsiniz. IC'nin azalmasıyla
PCB tahtası, elektrikmigrasyon analizi güveniliğini sağlamak için daha çok ve daha önemli olacak..
