Defectos de interconexión:Falla de enlace de cobre y basada en escombros

Una preocupación que puede tener con respecto a sus placas de circuito se refiere a los defectos de interconexión o ICD. ¿Qué son exactamente los defectos de interconexión y qué se puede hacer al respecto? Esta es la información básica que necesita saber sobre este problema problemático.

¿Qué son los defectos de interconexión (ICD)?

Un defecto de interconexión es un problema en su placa de circuito impreso que podría provocar una falla en el circuito. Hay conexiones internas en su placa de circuito impreso, generalmente llamadas vías, en las que el fabricante perfora el circuito de la capa interna. Cuando el fabricante procesa la PCB, coloca cobre en el orificio perforado para conectar los circuitos de la capa interna entre sí y con la superficie de la placa de circuito impreso. Esto le permite colocar conectores o componentes en la superficie de la placa y permite que el circuito se conecte entre capas.

Pueden surgir problemas cuando el fabricante no fabrica correctamente el diseño de PCB, creando un defecto cerca del revestimiento y la capa interna de cobre. El resultado de estos defectos de interconexión pueden ser circuitos abiertos o posiblemente defectos intermitentes a temperaturas más altas. Por lo tanto, un defecto de interconexión puede hacer que el circuito falle en última instancia.

Uno de los desafíos de los defectos de interconexión en las placas de circuito impreso es que es posible que no pueda detectar la anomalía mientras construye la PCB. La placa puede funcionar bien durante la prueba, pero luego revelar problemas durante el montaje o el uso, cuando en realidad puede causar daños graves a su sistema.

Los defectos de interconexión se están convirtiendo en un problema que preocupa cada vez más a los fabricantes y proveedores de PCB porque pueden ser difíciles de detectar hasta que es demasiado tarde. Este problema ha estado surgiendo cada vez más en los últimos años.

Hay dos tipos principales de defectos de interconexión:los ICD basados ​​en desechos y los ICDS con fallas en los enlaces de cobre. Cada uno trae consigo sus propias preocupaciones y enfoques para solucionar el problema.

DAI basados ​​en desechos

Los ICD basados ​​en escombros ocurren cuando los escombros del proceso de perforación del pozo ingresan al orificio de interconexión. Se supone que, como parte del proceso de fabricación, el fabricante elimina todos los desechos después de perforar un orificio en la placa de circuito, pero esto no siempre sucede. A veces se pasan por alto residuos de escombros de perforación, manchas de perforación, rellenos inorgánicos o fibra de vidrio. Luego se incrustan en la superficie de cobre de la capa interna, lo que puede provocar un defecto de interconexión.

¿Por qué ocurren los ICD basados ​​en desechos, dado que todos los fabricantes de PCB deben ser conscientes de los problemas relacionados con dejar desechos al perforar un orificio en la placa de circuito? Puede deberse a que más fabricantes están utilizando materiales de bajo DK/bajo DF, que utilizan tipos de relleno inorgánicos. Si bien estos materiales pueden ser más rentables en algunos aspectos, pueden crear más desechos al perforar y, a menudo, son más resistentes a los productos químicos en comparación con los materiales epóxicos FR-4 estándar. Más desechos que resisten los esfuerzos de limpieza naturalmente significan que es más probable que queden restos, lo que resulta en un defecto.

DAI con fallo de enlace de cobre

En un ICD con falla de enlace de cobre, el alto estrés durante el proceso de ensamblaje o durante el uso de PCB, junto con un enlace de cobre débil, hace que la conexión de cobre se rompa físicamente. Naturalmente, cuanto más débil es el enlace de cobre, menos tensión se requiere para romperlo. Puede encontrar ICD con falla de enlace de cobre en microvías HDI, así como placas de circuito impreso estándar.

¿Por qué está aumentando la tasa de defectos de interconexión por fallas en los enlaces de cobre? Más fabricantes están utilizando temperaturas de soldadura sin plomo más altas y placas de circuito impreso más gruesas en la era moderna. Tamaños de orificios más grandes, placas de circuitos impresos más gruesas y soldadura por ola son factores identificables que pueden provocar fallas en la unión de cobre de los ICD.

Los ICD con falla de enlace de cobre ocurren cuando se rompe la conexión de cobre. Esto es causado por el alto estrés durante el montaje o el uso, la unión de cobre es débil o una combinación. Este modo de falla está relacionado con el diseño. El aumento del tamaño del orificio, el grosor de la placa de circuito impreso y la soldadura por ola tienden a aumentar el riesgo de ICD con enlace de cobre. Hay una tasa más alta de este tipo de ICD, que está relacionada con un mayor grosor de placa y temperaturas de soldadura sin plomo más altas en los últimos 10 años.

Las pruebas de confiabilidad han encontrado que los ICD con fallas en la unión de cobre son un problema importante. Los ICD basados ​​en desechos no han mostrado importancia en los estudios con respecto a la confiabilidad, pero aun así pueden ser un problema costoso y que todos los usuarios de placas de circuito impreso deben tener en cuenta.

¿Qué causa la separación de capas?

Los ICD tienen dos causas comunes:la falla del enlace de cobre y el exceso de desechos. Si bien algunos expertos clasifican los ICD según su causa, para los fines de este artículo, utilizaremos los tipos según la ubicación del defecto. Para obtener más información sobre esas categorías, pase a la siguiente sección. Por ahora, nos centraremos en las dos causas principales de los DCI:

• DAI basados ​​en desechos: Durante el proceso de perforación, pueden entrar desechos en el orificio de interconexión. Las manchas de perforación y las partículas de vidrio y rellenos inorgánicos también pueden acumularse en estos orificios. Limpiar estas sustancias es una parte estándar del proceso de fabricación, pero a veces este paso no se realiza correctamente o se pasa por alto. Los desechos suelen causar ICD en materiales de baja pérdida que contienen rellenos inorgánicos.
• DAI con fallo de enlace de cobre: En otros casos, el ICD no proviene de un bloqueo de escombros. En cambio, la capa interna de cobre no se conecta o se rompe. Esto puede suceder cuando el vínculo pasa por un alto nivel de estrés o no tiene un vínculo lo suficientemente fuerte. Los PCB más gruesos y los orificios más grandes aumentan el riesgo de que se produzcan fallas en la unión de cobre de los ICD. Los fabricantes han visto este tipo de ICD con más frecuencia en los últimos años debido a cambios en la tecnología, como el grosor de la placa. A medida que avanza el diseño de PCB, esperamos ver este tipo de fallas con menos frecuencia.

Factores como altos niveles de resina, menores cantidades de cobre y el uso de materiales con menor resistencia a la temperatura aumentan el riesgo de ICD. Los tableros subcurados también son increíblemente vulnerables a la separación de capas.

Tipos de separación

Cuando se clasifican por ubicación en la PCB, los ICD pueden caer en una de tres categorías:

• Tipo I: Ocurre en la interfaz de cobre de la capa interna y cobre no electrolítico
• Tipo II: Se encuentra en la interfaz de cobre electrolítico y cobre electrolítico
• Tipo III: Situado dentro de la capa de cobre sin electricidad

Los ICD de tipo I y tipo III generalmente ocurren debido a controles deficientes durante el proceso de cobre sin electricidad (falla del enlace de cobre), mientras que los ICD de tipo II ocurren debido a la contaminación (basado en desechos). Para determinar la ubicación del ICD, los fabricantes utilizan técnicas de microsección y grabado superficial para obtener una sección transversal de la placa que sea fácil de ver. Los ICD de tipo III requieren pruebas precisas para detectarlos, por lo que es importante prestar mucha atención a las pruebas de ICD.

Defectos de interconexión en placas de circuito impreso Sugerencias para la solución de problemas

Al igual que con la mayoría de los problemas de la placa de circuito impreso, evitar los problemas de ICD se reduce a un diseño sólido de PCB. Un diseño confiable y procesos de fabricación consistentes y cuidadosos pueden contribuir en gran medida a crear placas de circuito sin defectos. El calentamiento de la broca y el uso de materiales de relleno inorgánicos son factores que pueden evitar los DAI basados ​​en desechos. Usar los materiales correctos y ser más agresivo con su proceso de desmanchado puede ayudar a reducir significativamente los casos de defectos de interconexión basados ​​en desechos.

Cuando se trata de ICD con posible falla de la unión de cobre, es fundamental limpiar la superficie de cobre de la capa interna para permitir que se forme una unión fuerte. Asegurarse de tener el grosor y la estructura de grano correctos para el depósito de cobre no electrolítico, de modo que tenga la resistencia necesaria, también es una buena forma de evitar fallas en la unión del cobre en los ICD.

Además de lo anterior, controlar el tamaño del orificio y el grosor de la placa puede ayudar a mantener bajos los defectos de interconexión. Una solución eficaz puede ser deshacerse de los conectores de orificio pasante soldados.

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