Defeitos de Interconexão: Falhas por Detritos e Ligação de Cobre Explicadas

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 está a informação básica que você precisa saber sobre este problema problemático.

O que São Defeitos de Interconexão (ICDs)?

Um defeito de interconexão é um problema na sua placa de circuito impresso que poderia levar a falha de circuito. Há conexões internas na sua placa de circuito impresso, tipicamente chamadas de vias, nas quais o fabricante fura através do circuito de camada interna. Quando o fabricante processa a PCI, eles colocam cobre no furo furado para conectar os circuitos de 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 conecte entre camadas.

Problemas podem ocorrer quando o fabricante falha em fabricar adequadamente o design da PCI, criando um defeito perto do revestimento e cobre de camada interna. O resultado destes defeitos de interconexão pode ser circuitos abertos, ou possivelmente defeitos intermitentes em temperaturas mais altas. Assim, um defeito de interconexão pode causar o circuito a falhar finalmente.

Um dos desafios de defeitos de interconexão em placas de circuito impresso é que você pode não ser capaz de detectar a anomalia enquanto constrói a PCI. A placa pode funcionar bem durante testes, mas então revelar problemas durante montagem ou uso, quando pode realmente causar dano sério ao seu sistema.

Defeitos de interconexão estão se tornando um problema de preocupação cada vez maior entre fabricantes e fornecedores de PCI porque podem ser difíceis de detectar até que seja tarde demais. Este problema tem surgido cada vez mais nos últimos anos.

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

ICDs Baseados em Detritos

ICDs baseados em detritos ocorrem quando detritos do processo de furação entram no furo de interconexão. Presume-se que como parte do processo de fabricação, o fabricante limpa todos os detritos após furar um furo na placa de circuito, mas isso nem sempre acontece. Às vezes resíduo de detritos de furação, smear de furação, preenchimentos inorgânicos ou fibra de vidro são negligenciados. Eles então se incorporam à superfície de cobre de camada interna, o que pode resultar em um defeito de interconexão.

Por que ICDs baseados em detritos acontecem, dado que todos os fabricantes de PCI deveriam estar cientes dos problemas envolvendo deixar detritos para trás ao furar um furo na placa de circuito? Pode ser porque mais fabricantes estão usando materiais de baixo DK/baixo DF, que usam tipos de preenchimento inorgânico. Embora estes materiais possam ser mais custo-efetivos de algumas maneiras, eles podem criar mais detritos ao furar e são frequentemente mais quimicamente resistentes em oposição aos materiais epóxi FR-4 padrão. Mais detritos que resistem a esforços de limpeza naturalmente significa que é mais provável que detritos sejam deixados para trás, resultando em um defeito.

ICDs de Falha de Ligação de Cobre

Em um ICD de falha de ligação de cobre, alto estresse durante o processo de montagem ou durante uso da PCI, em conjunção com uma ligação de cobre fraca, causa a conexão de cobre a fisicamente quebrar. Naturalmente, quanto mais fraca a ligação de cobre, menos estresse é requerido 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 grossas na era moderna. Tamanhos de furo maiores, placas de circuito impresso mais grossas e soldagem por onda são todos fatores identificáveis que podem levar a ICDs de falha de ligação de cobre.

ICDs de falha de ligação de cobre ocorrem quando a conexão de cobre quebra. Isso é causado por alto estresse durante montagem ou uso, a ligação de cobre sendo fraca ou uma combinação. Este modo de falha é relacionado a design. Tamanho de furo aumentado, espessura de PCI e soldagem por onda todos tendem a aumentar o risco de ICDs de ligação de cobre. Há uma taxa mais alta deste tipo de ICD, que é relacionada a aumento de espessura de placa e temperaturas de solda sem chumbo mais altas nos últimos 10 anos.

Testes de confiabilidade encontraram ICDs de falha de ligação de cobre serem um problema significativo. ICDs baseados em detritos não mostraram significância em estudos com relação a confiabilidade, mas ainda podem ser um problema custoso e um que todos os usuários de placas de circuito impresso devem ficar atentos.

O Que Causa Separação de Camada?

ICDs têm duas causas comuns: falha de ligação de cobre e excesso de detritos. Embora alguns especialistas categorizem ICDs baseados em sua causa, para os propósitos deste artigo, usaremos os tipos baseados em localização do defeito. Para aprender mais sobre aquelas categorias, pule para a próxima seção. Por ora, focaremos nas duas causas principais dos ICDs:

• ICDs baseados em detritos: Durante o processo de furação, detritos podem entrar no furo de interconexão. Smear de furação e partículas de vidro e preenchimentos inorgânicos também podem se acumular nestes furos. Limpar estas substâncias para fora é uma parte padrão do processo de fabricação, mas às vezes este passo não é feito corretamente ou é negligenciado. Detritos mais frequentemente causam ICDs em materiais de baixa perda apresentando preenchimentos inorgânicos.
• ICDs de falha de ligação de cobre: Em outros casos, o ICD não vem de um bloqueio de detritos. Em vez disso, a camada interna de cobre falha em conectar ou quebra. Isso pode acontecer quando a ligação passa por alto estresse ou não tem uma ligação forte o suficiente. PCIs mais grossas e furos maiores aumentam o risco de ICDs de falha de ligação de cobre ocorrerem. Fabricantes têm visto este tipo de ICD mais frequentemente nos últimos anos devido a mudanças em tecnologia como espessura de placa. Conforme design de PCI avança, esperamos ver este tipo de falha menos frequentemente.

Fatores como altos níveis de resina, quantidades menores de cobre e uso de materiais com menor resistência à temperatura aumentam o risco de ICDs. Placas sub-curadas também são incrivelmente vulneráveis a separação de camada.

Tipos de Separação

Quando categorizados por localização na PCI, ICDs podem cair em uma de três categorias:

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

Tipo I e Tipo III ICDs geralmente acontecem por causa de controles ruins durante o processo de cobre eletroless (falha de ligação de cobre), enquanto Tipo II ICDs ocorrem devido a contaminação (baseados em detritos). Para determinar a localização do ICD, fabricantes usam técnicas de microsecção e gravação de superfície para obter uma seção transversal fácil de ver da placa. Tipo III ICDs requerem testes precisos para detectar, então é importante prestar atenção próxima a testes de ICD.

Dicas de Solução de Problemas para Defeitos de Interconexão em Placas de Circuito Impresso

Como com a maioria dos problemas de placa de circuito impresso, evitar problemas de ICD se resume a um design de PCI sólido. Um design confiável e processos de fabricação consistentes e pensativos podem ir longe na criação de placas de circuito livres de defeitos. Aquecimento de broca e uso de materiais de preenchimento inorgânico são fatores levando a ICDs baseados em detritos que você pode evitar. Usar os materiais certos e ser mais agressivo com seu processo de desmearing pode ajudar a cortar significativamente instâncias de defeitos de interconexão baseados em detritos.

Quando se trata de potenciais ICDs de falha de ligação de cobre, limpar a superfície de cobre de camada interna para permitir uma ligação forte formar é crítico. Garantir que você tem a espessura e estrutura de grão corretas para o depósito de cobre eletroless, para que você tenha a força necessária, também é uma boa maneira de evitar ICDs de falha de ligação de cobre.

Além do acima, controlar tamanho de furo e espessura de placa pode ajudar a manter defeitos de interconexão baixos. Uma solução eficaz pode ser se livrar de seus conectores de furo passante soldados.

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