Дефекты интерконнектов: дебри-ориентированные и сбои медной связки — объяснение

Одна забота, которую вы можете иметь относительно ваших печатных плат, касается дефектов интерконнектов, или ICD (Interconnect Defects). Что именно такое дефекты интерконнектов и что вы можете сделать о них? Вот базовая информация, которую вам нужно знать касательно этой проблемной проблемы.

Что такое дефекты интерконнектов (ICD)?

Дефект интерконнекта — проблема в вашей печатной плате, которая может привести к отказу цепи. В вашей печатной плате есть внутренние соединения, обычно называемые виа, в которых производитель сверлит через внутренний слой цепи. Когда производитель обрабатывает PCB, они помещают медь в просверленное отверстие для соединения внутренних слоев цепей друг с другом и с поверхностью печатной платы. Это позволяет вам размещать разъемы или компоненты на поверхности платы и позволяет цепи соединяться между слоями.

Проблемы могут возникнуть, когда производитель неудачно производит дизайн PCB, создавая дефект بالقرب от металлизации и внутренней медной связи. Результатом этих дефектов интерконнектов могут быть разомкнутые цепи, или возможно прерывистые дефекты на более высоких температурах. Таким образом, дефект интерконнекта может в конечном счете привести к отказу цепи.

Один из вызовов дефектов интерконнектов в печатных платах — вы можете не обнаружить аномалию пока строите PCB. Плата может работать нормально во время тестирования, но затем раскрыть проблемы во время сборки или использования, когда она может фактически вызвать серьезный ущерб вашей системе.

Дефекты интерконнектов становятся проблемой все большей заботы среди производителей и поставщиков PCB, потому что они могут быть трудно обнаружимы до того, как станет слишком поздно. Эта проблема появлялась все чаще в последние годы.

Существует два главных типа дефектов интерконнектов: дебри-ориентированные ICD и ICD сбоя медной связки. Каждый приносит свои заботы и подходы к устранению проблемы.

Дебри-ориентированные ICD

Дебри-ориентированные ICD случаются, когда дебри от процесса сверления отверстий попадает в отверстие интерконнекта. Предполагается, что как часть производственного процесса, производитель очищает весь дебри после сверления отверстия в печатной плате, но это не всегда происходит. Иногда остатки сверления, смазка сверла, неорганические наполнители или стекловолокно упускаются. Они затем встраиваются в поверхность внутреннего медного слоя, что может привести к дефекту интерконнекта.

Почему случаются дебри-ориентированные ICD, учитывая, что все производители PCB должны быть осведомлены о проблемах, окружающих оставление дебри при сверлении отверстия в печатной плате? Это может быть потому, что больше производителей используют материалы с низким Dk/низким Df, которые используют неорганические типы наполнителей. Пока эти материалы могут быть более стоимоэффективными в некоторых способах, они могут создавать больше дебри при сверлении и часто более химически стойкие по сравнению со стандартными эпоксидными материалами FR-4. Больше дебри, сопротивляющегося усилиям очистки, естественно означает, что более вероятно для дебри быть оставленным позади, результатом в дефекте.

ICD сбоя медной связки

В ICD сбоя медной связки, высокий стресс в процессе сборки или во время использования PCB, в сочетании с слабой медной связкой, вызывает физическое отрыв медного соединения. Естественно, чем слабее медная связка, тем меньше стресса требуется для ее разрыва. Вы можете найти ICD сбоя медной связки на HDI микровиа, так же как на стандартных печатных платах.

Почему растут случаи ICD сбоя медной связки? Больше производителей используют более высокие температуры безсвинцовой пайки и более толстые печатные платы в современную эру. Более большие размеры отверстий, более толстые печатные платы и волновая пайка — все идентифицируемые факторы, которые могут вести к ICD сбоя медной связки.

ICD сбоя медной связки случаются, когда медное соединение ломается. Это вызвано высоким стрессом в сборке или использовании, слабой медной связкой или комбинацией. Этот режим отказа связан с дизайном. Увеличенный размер отверстия, толщина PCB и волновая пайка все склонны повышать риск ICD медной связки. Есть более высокий уровень этого типа ICD, связанный с увеличением толщины платы и более высокими температурами безсвинцовой пайки за последние 10 лет.

Тестирование надежности нашло ICD сбоя медной связки значительной проблемой. Дебри-ориентированные ICD не показали значительности в исследованиях относительно надежности, но они все еще могут быть затратной проблемой и одной, за которой все пользователи печатных плат должны следить.

Что вызывает разделение слоев?

ICD имеют две частые причины: сбой медной связки и излишки дебри. Пока некоторые эксперты категоризируют ICD на основе их причины, для целей этой статьи мы используем типы, основанные на локации дефекта. Чтобы узнать больше об этих категориях, перейдите к следующему разделу. Для сейчас мы сфокусируемся на двух главных причинах ICD:

• Дебри-ориентированные ICD: в процессе сверления дебри может попасть в отверстие интерконнекта. Смазка сверла и частицы из стекла и неорганических наполнителей также могут накапливаться в этих отверстиях. Очистка этих веществ — стандартная часть производственного процесса, но иногда этот шаг не делается правильно или упускается. Дебри чаще всего вызывает ICD в материалах с низкими потерями, содержащих неорганические наполнители.
• ICD сбоя медной связки: в других случаях ICD не приходит от закупорки дебри. Вместо этого внутренний медный слой не соединяется или ломается. Это может случиться, когда связка проходит через высокий стресс или у нее не достаточно сильная связка. Более толстые PCB и более большие отверстия увеличивают риск ICD сбоя медной связки. Производители видели этот тип ICD чаще в последние годы из-за изменений в технологии таких как толщина платы. По мере продвижения дизайна PCB, мы надеемся видеть этот тип отказа меньше часто.

Факторы вроде высоких уровней смолы, более низких количеств меди и использования материалов с более низкой температурной стойкостью увеличивают риск ICD. Недоотвержденные платы также невероятно уязвимы к разделению слоев.

Типы разделения

Когда категоризированы по локации в PCB, ICD могут падать в одну из трех категорий:

• Тип I: происходит на интерфейсе внутреннего медного слоя и безэлектролитической меди
• Тип II: найден на интерфейсе безэлектролитической меди и электролитической меди
• Тип III: локализован внутри слоя безэлектролитической меди

Тип I и Тип III ICD обычно случаются из-за плохих контролов в процессе безэлектролитической меди (сбой медной связки), пока Тип II ICD случаются из-за загрязнения (дебри-ориентированные). Для определения локации ICD производители используют микроссечение техники и поверхностное травление для получения легко-видимого поперечного сечения платы. Тип III ICD требуют точного тестирования для обнаружения, поэтому важно пристально обращать внимание на тестирование ICD.

Советы по устранению дефектов интерконнектов в печатных платах

Как с большинством проблем печатных плат, избегание проблем ICD сходит к надежному дизайну PCB. Надежный дизайн и последовательные, вдумчивые производственные процессы могут идти далеко к созданию бездефектных печатных плат. Нагрев сверла и использование неорганических наполнительных материалов — факторы, ведущие к дебри-ориентированным ICD, которые вы можете избежать. Использование правильных материалов и более агрессивный процесс десмирования может существенно сократить случаи дебри-ориентированных дефектов интерконнектов.

Когда речь идет о потенциальных ICD сбоя медной связки, очистка поверхности внутреннего медного слоя для позволения формирования сильной связки — критично. Убедиться, что у вас правильная толщина и зернистая структура для безэлектролитического медного осадка, так что у вас есть необходимая прочность — тоже хороший способ избежать ICD сбоя медной связки.

В дополнение к вышеуказанному, контроль размера отверстия и толщины платы может помочь держать дефекты интерконнектов внизу. Одно эффективное решение может быть избавление от ваших пайных сквозных разъемов.

Закажите качественные, надежные печатные платы от MCL сегодня

Для обеспечения получения качественных печатных плат последовательно, заказывайте ваши PCB от Millennium Circuits Ltd. MCL имеет одну из самых строгих программ обеспечения качества, когда речь идет о PCB и связанных продуктах PCB, так что вы можете заказывать ваши PCB в объеме с уверенностью. Чтобы узнать больше о том, как MCL стал лидером в крупносерийных качественных печатных платах, или для бесплатного расчета, свяжитесь с MCL сегодня.