Defeitos de interconexão — à base de detritos e falha de ligação de cobre

Uma preocupação que você pode ter com relação às suas placas de circuito diz respeito a defeitos de interconexão, ou ICDs. O que exatamente são defeitos de interconexão e o que você pode fazer sobre eles? Aqui estão as informações básicas que você precisa saber sobre esse problema problemático.

O que são defeitos de interconexão (ICDs)?

Um defeito de interconexão é um problema na placa de circuito impresso que pode levar à falha do circuito. Existem conexões internas em sua placa de circuito impresso, normalmente chamadas de vias, nas quais o fabricante perfura o circuito da camada interna. Quando o fabricante processa o PCB, eles colocam cobre no orifício perfurado para conectar os circuitos da camada interna uns aos outros e à superfície da placa de circuito impresso. Isso permite que você coloque conectores ou componentes na superfície da placa e permite que o circuito se conecte entre as camadas.

Podem ocorrer problemas quando o fabricante não fabrica corretamente o projeto da PCB, criando um defeito próximo ao revestimento e ao cobre da camada interna. O resultado desses defeitos de interconexão pode ser circuitos abertos ou possivelmente defeitos intermitentes em temperaturas mais altas. Assim, um defeito de interconexão pode fazer com que o circuito falhe.

Um dos desafios dos defeitos de interconexão em placas de circuito impresso é que você pode não conseguir detectar a anomalia durante a construção do PCB. A placa pode funcionar bem durante o teste, mas depois revelar problemas durante a montagem ou uso, quando na verdade pode causar sérios danos ao seu sistema.

Defeitos de interconexão estão se tornando um problema de preocupação cada vez maior entre os fabricantes e fornecedores de PCB porque podem ser difíceis de detectar até que seja tarde demais. Esta questão tem vindo a surgir cada vez mais nos últimos anos.

Existem dois tipos principais de defeitos de interconexão:ICDs baseados em detritos e ICDS de falha de ligação de cobre. Cada um traz consigo suas próprias preocupações e abordagens para solucionar o problema.

CDIs à base de detritos

Os ICDs baseados em detritos ocorrem quando os detritos do processo de perfuração entram no orifício de interconexão. Presume-se que, como parte do processo de fabricação, o fabricante limpa todos os detritos depois de fazer um furo na placa de circuito, mas isso nem sempre acontece. Às vezes, resíduos de detritos de broca, esfregaço de broca, enchimentos inorgânicos ou fibra de vidro são negligenciados. Eles então se incorporam à superfície de cobre da camada interna, o que pode resultar em um defeito de interconexão.

Por que os ICDs baseados em detritos acontecem, uma vez que todos os fabricantes de PCBs devem estar cientes dos problemas que envolvem deixar detritos para trás ao fazer um furo na placa de circuito? Pode ser porque mais fabricantes estão usando materiais de baixo DK/baixo DF, que usam tipos de enchimento inorgânicos. Embora esses materiais possam ser mais econômicos em alguns aspectos, eles podem criar mais detritos durante a perfuração e geralmente são mais resistentes quimicamente em oposição aos materiais epóxi FR-4 padrão. Mais detritos que resistem aos esforços de limpeza naturalmente significam que é mais provável que os detritos sejam deixados para trás, resultando em um defeito.

CDIs de falha de ligação de cobre

Em um ICD de falha de ligação de cobre, o alto estresse durante o processo de montagem ou durante o uso da PCB, em conjunto com uma ligação de cobre fraca, faz com que a conexão de cobre se rompa fisicamente. Naturalmente, quanto mais fraca a ligação de cobre, menos tensão é necessária para quebrá-la. Você pode encontrar ICDs de falha de ligação de cobre em microvias HDI, bem como placas de circuito impresso padrão.

Por que a taxa de defeitos de interconexão de falha de ligação de cobre está aumentando? Mais fabricantes estão usando temperaturas de solda sem chumbo mais altas e placas de circuito impresso mais espessas na era moderna. Tamanhos de furos maiores, placas de circuito impresso mais espessas e solda por onda são todos fatores identificáveis ​​que podem levar a ICDs de falha de ligação de cobre.

Os ICDs de falha de ligação de cobre ocorrem quando a conexão de cobre se rompe. Isso é causado por alta tensão durante a montagem ou uso, sendo a ligação de cobre fraca ou uma combinação. Este modo de falha está relacionado ao design. O aumento do tamanho do furo, da espessura do PCB e da solda por onda tendem a aumentar o risco de ICDs de ligação de cobre. Há uma taxa mais alta desse tipo de ICD, que está relacionada ao aumento da espessura da placa e às temperaturas mais altas de solda sem chumbo nos últimos 10 anos.

Testes de confiabilidade descobriram que os ICDs de falha de ligação de cobre são um problema significativo. Os CDIs baseados em detritos não mostraram significância em estudos com relação à confiabilidade, mas ainda podem ser um problema caro e que todos os usuários de placas de circuito impresso devem estar atentos.

O que causa a separação de camadas?

Os CDIs têm duas causas comuns:falha na ligação de cobre e excesso de detritos. Embora alguns especialistas categorizem os ICDs com base em sua causa, para os fins deste artigo, usaremos os tipos com base na localização do defeito. Para saber mais sobre essas categorias, pule para a próxima seção. Por enquanto, vamos nos concentrar nas duas principais causas dos CIDs:

• CDIs baseados em detritos: Durante o processo de perfuração, detritos podem entrar no orifício de interconexão. Manchas de perfuração e partículas de vidro e enchimentos inorgânicos também podem se acumular nesses orifícios. Limpar essas substâncias é uma parte padrão do processo de fabricação, mas às vezes essa etapa não é feita corretamente ou é negligenciada. Os detritos geralmente causam CDIs em materiais de baixa perda com enchimentos inorgânicos.
• CDIs de falha de ligação de cobre: Em outros casos, o CDI não vem de um bloqueio de detritos. Em vez disso, a camada de cobre interna não se conecta ou quebra. Isso pode acontecer quando o vínculo passa por alto estresse ou não tem um vínculo forte o suficiente. PCBs mais espessos e furos maiores aumentam o risco de ocorrência de ICDs com falha de ligação de cobre. Os fabricantes têm visto esse tipo de CDI com mais frequência nos últimos anos devido a mudanças na tecnologia, como a espessura da placa. À medida que o design da PCB avança, esperamos ver esse tipo de falha com menos frequência.

Fatores como altos teores de resina, menores quantidades de cobre e uso de materiais com menor resistência à temperatura aumentam o risco de CDIs. Placas subcuradas também são incrivelmente vulneráveis ​​à separação de camadas.

Tipos de separação

Quando categorizados por localização no PCB, os ICDs podem se enquadrar em uma das três categorias:

• Tipo I: Ocorre na camada interna de cobre e na interface de cobre sem eletrodo
• Tipo II: Encontrado na interface de cobre eletrolítico e cobre eletrolítico
• Tipo III: Localizado dentro da camada de cobre sem eletrodo

Os CDIs Tipo I e Tipo III geralmente ocorrem devido a controles inadequados durante o processo de cobre sem eletrodo (falha na ligação do cobre), enquanto os CDIs Tipo II ocorrem devido à contaminação (à base de detritos). Para determinar a localização do CDI, os fabricantes usam técnicas de microssecção e gravação de superfície para obter uma seção transversal da placa de fácil visualização. Os CDIs do tipo III requerem testes precisos para serem detectados, por isso é importante prestar muita atenção ao teste do CDI.

Defeitos de interconexão em placas de circuito impresso Dicas de solução de problemas

Tal como acontece com a maioria dos problemas de placas de circuito impresso, evitar problemas de ICD se resume a um design de PCB sólido. Um projeto confiável e processos de fabricação consistentes e cuidadosos podem ajudar bastante na criação de placas de circuito sem defeitos. O aquecimento da broca e o uso de materiais de enchimento inorgânicos são fatores que levam a CDIs baseados em detritos que você pode evitar. Usar os materiais certos e ser mais agressivo com seu processo de remoção de manchas pode ajudar a reduzir significativamente os casos de defeitos de interconexão baseados em detritos.

Quando se trata de ICDs de falha de ligação de cobre em potencial, a limpeza da superfície de cobre da camada interna para permitir a formação de uma ligação forte é fundamental. Certificar-se de que você tenha a espessura e a estrutura de grãos corretas para o depósito de cobre sem eletrodo, para que você tenha a resistência necessária, também é uma boa maneira de evitar ICDs de falha de ligação de cobre.

Além do acima, o controle do tamanho do furo e da espessura da placa pode ajudar a reduzir os defeitos de interconexão. Uma solução eficaz pode ser livrar-se de seus conectores de orifícios soldados.

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