Defectos de Interconexión: Fallos por Residuos y Unión de Cobre Explicados

Una preocupación que puedes tener con respecto a tus placas de circuito concierne a defectos de interconexión, o ICD. ¿Qué son exactamente los defectos de interconexión, y qué puedes hacer al respecto? Aquí está la información básica que necesitas saber sobre este problema problemático.

¿Qué Son los Defectos de Interconexión (ICD)?

Un defecto de interconexión es un problema en tu PCB que podría llevar a fallo de circuito. Hay conexiones internas en tu PCB, típicamente llamadas vías, en las que el fabricante taladra a través del circuito de capa interna. Cuando el fabricante procesa el PCB, ponen cobre en el agujero taladrado para conectar los circuitos de capa interna entre sí y a la superficie del PCB. Esto te permite colocar conectores o componentes a la superficie de la placa, y permite que el circuito conecte entre capas.

Los problemas pueden ocurrir cuando el fabricante falla en fabricar apropiadamente el diseño PCB, creando un defecto cerca del plateado y cobre de capa interna. El resultado de estos defectos de interconexión pueden ser circuitos abiertos, o posiblemente defectos intermitentes a temperaturas más altas. Así, un defecto de interconexión puede causar que el circuito finalmente falle.

Uno de los desafíos de los defectos de interconexión en PCB es que puedes no ser capaz de detectar la anomalía mientras construyes el PCB. La placa puede funcionar bien durante las pruebas, pero luego revelar problemas durante el ensamblaje o uso, cuando puede causar daño serio a tu sistema.

Los defectos de interconexión se están volviendo un problema de preocupación cada vez mayor entre fabricantes y proveedores PCB porque pueden ser difíciles de detectar hasta que es demasiado tarde. Este problema ha estado apareciendo más y más en años recientes.

Hay dos tipos mayores de defectos de interconexión: ICD basados en residuos y ICD de fallo de unión de cobre. Cada uno trae sus propias preocupaciones y enfoques para resolver el problema.

ICD Basados en Residuos

Los ICD basados en residuos ocurren cuando residuos del proceso de taladrado de agujeros entran en el agujero de interconexión. Se presume que como parte del proceso de fabricación, el fabricante limpia todos los residuos después de taladrar un agujero en la placa de circuito, pero esto no siempre sucede. A veces residuos de taladro, manchas de taladro, rellenos inorgánicos o fibra de vidrio son pasados por alto. Luego se incrustan a la superficie de cobre de capa interna, lo que puede resultar en un defecto de interconexión.

¿Por qué suceden los ICD basados en residuos, dado que todos los fabricantes PCB deberían estar conscientes de los problemas rodeando dejar residuos atrás al taladrar un agujero en la placa de circuito? Puede ser porque más fabricantes están usando materiales low DK/low DF, que usan tipos de relleno inorgánico. Si bien estos materiales pueden ser más rentables en algunas formas, pueden crear más residuos al taladrar y son a menudo más químicamente resistentes en oposición a los materiales epoxi FR-4 estándar. Más residuos que resisten esfuerzos de limpieza naturalmente significa que es más probable que los residuos queden atrás, resultando en un defecto.

ICD de Fallo de Unión de Cobre

En un ICD de fallo de unión de cobre, alto estrés durante el proceso de ensamblaje o durante uso de PCB, en conjunción con una unión de cobre débil, causa que la conexión de cobre se rompa físicamente. Naturalmente, cuanto más débil la unión de cobre, menos estrés se requiere para romperla. Puedes encontrar ICD de fallo de unión de cobre en microvías HDI, así como en PCB estándar.

¿Por qué la tasa de ICD de fallo de unión de cobre está aumentando? Más fabricantes están usando temperaturas de soldadura sin plomo más altas y PCB más gruesos en la era moderna. Tamaños de agujero más grandes, PCB más gruesos y soldadura por ola son todos factores identificables que pueden llevar a ICD de fallo de unión de cobre.

Los ICD de fallo de unión de cobre ocurren cuando la conexión de cobre se rompe. Esto es causado por alto estrés durante ensamblaje o uso, la unión de cobre siendo débil o una combinación. Este modo de fallo es relacionado con diseño. Tamaño de agujero aumentado, espesor PCB y soldadura por ola todos tienden a elevar el riesgo de ICD de unión de cobre. Hay una tasa más alta de este tipo ICD, que está relacionada con aumento de espesor de placa y temperaturas de soldadura sin plomo más altas en los últimos 10 años.

Pruebas de fiabilidad han encontrado ICD de fallo de unión de cobre ser un problema significativo. Los ICD basados en residuos no han mostrado significancia en estudios con respecto a fiabilidad, pero aún pueden ser un problema costoso y uno que todos los usuarios de PCB deberían estar atentos.

Qué Causa Separación de Capas

Los ICD tienen dos causas comunes: fallo de unión de cobre y exceso de residuos. Si bien algunos expertos categorizan ICD basados en su causa, para los propósitos de este artículo, usaremos los tipos basados en ubicación del defecto. Para aprender más sobre esas categorías, salta a la siguiente sección. Por ahora, nos enfocaremos en las dos causas principales de ICD:

• ICD basados en residuos: Durante el proceso de taladrado, los residuos pueden entrar en el agujero de interconexión. Manchas de taladro y partículas de vidrio y rellenos inorgánicos también pueden acumularse en estos agujeros. Limpiar estas sustancias es una parte estándar del proceso de fabricación, pero a veces este paso no se hace correctamente o se pasa por alto. Los residuos más a menudo causan ICD en materiales de baja pérdida que presentan rellenos inorgánicos.
• ICD de fallo de unión de cobre: En otros casos, el ICD no viene de un bloqueo de residuos. En su lugar, la capa interna de cobre falla en conectar o se rompe. Esto puede suceder cuando la unión pasa por alto estrés o no tiene una unión lo suficientemente fuerte. PCB más gruesos y agujeros más grandes aumentan el riesgo de ICD de fallo de unión de cobre ocurriendo. Los fabricantes han visto este tipo de ICD más frecuentemente en años recientes debido a cambios en tecnología como espesor de placa. A medida que el diseño PCB avanza, esperemos ver este tipo de fallo menos a menudo.

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

Tipos de Separación

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

• Tipo I: Ocurre en la interfaz de cobre de capa interna y cobre electroless
• Tipo II: Encontrado en la interfaz de cobre electroless y cobre electrolítico
• Tipo III: Localizado dentro de la capa de cobre electroless

Tipo I y Tipo III ICD usualmente suceden debido a controles pobres durante el proceso de cobre electroless (fallo de unión de cobre), mientras que Tipo II ICD ocurren debido a contaminación (basados en residuos). Para determinar la ubicación del ICD, los fabricantes usan técnicas de microsecciónado y grabado de superficie para obtener una sección transversal fácil de ver de la placa. Tipo III ICD requieren pruebas precisas para detectar, por lo que es importante prestar atención cercana a pruebas ICD.

Consejos de Solución de Problemas para Defectos de Interconexión en PCB

Como con la mayoría de problemas de PCB, evitar problemas ICD se reduce a un diseño PCB sólido. Un diseño confiable y procesos de fabricación consistentes y pensados pueden ir un largo camino hacia crear PCB libres de defectos. Calentamiento de broca y uso de materiales de relleno inorgánico son factores llevando a ICD basados en residuos que puedes evitar. Usar los materiales correctos y ser más agresivo con tu proceso de desmanchado puede ayudar significativamente a reducir instancias de defectos de interconexión basados en residuos.

Cuando se trata de potenciales ICD de fallo de unión de cobre, limpiar la superficie de cobre de capa interna para permitir una unión fuerte formarse es crítico. Asegurar que tienes el espesor correcto y estructura de grano para el depósito de cobre electroless, para que tengas la fuerza necesaria, también es una buena forma de evitar ICD de fallo de unión de cobre.

Además de lo anterior, controlar tamaño de agujero y espesor de placa puede ayudar a mantener defectos de interconexión bajos. Una solución efectiva puede ser deshacerte de tus conectores through-hole soldados.

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