Défauts d'interconnexion - Échec de la liaison en cuivre et à base de débris

Une préoccupation que vous pourriez avoir en ce qui concerne vos cartes de circuits imprimés concerne les défauts d'interconnexion, ou ICD. Que sont exactement les défauts d'interconnexion et que pouvez-vous y faire ? Voici les informations de base que vous devez connaître concernant ce problème gênant.

Que sont les défauts d'interconnexion ?

Un défaut d'interconnexion est un problème dans votre carte de circuit imprimé qui pourrait entraîner une défaillance du circuit. Il existe des connexions internes dans votre carte de circuit imprimé, généralement appelées vias, dans lesquelles le fabricant perce le circuit de la couche interne. Lorsque le fabricant traite le PCB, il met du cuivre dans le trou percé pour connecter les circuits de la couche interne les uns aux autres et à la surface de la carte de circuit imprimé. Cela vous permet de placer des connecteurs ou des composants sur la surface de la carte et permet au circuit de se connecter entre les couches.

Des problèmes peuvent survenir lorsque le fabricant ne parvient pas à fabriquer correctement la conception du circuit imprimé, créant un défaut près du placage et de la couche interne en cuivre. Le résultat de ces défauts d'interconnexion peut être des circuits ouverts, ou éventuellement des défauts intermittents à des températures plus élevées. Ainsi, un défaut d'interconnexion peut entraîner la défaillance du circuit.

L'un des défis des défauts d'interconnexion dans les cartes de circuits imprimés est que vous ne pourrez peut-être pas détecter l'anomalie lors de la construction du PCB. La carte peut fonctionner correctement pendant les tests, mais révéler ensuite des problèmes lors de l'assemblage ou de l'utilisation, alors qu'elle peut en fait causer de graves dommages à votre système.

Les défauts d'interconnexion deviennent un problème de plus en plus préoccupant pour les fabricants et les fournisseurs de PCB car ils peuvent être difficiles à détecter jusqu'à ce qu'il soit trop tard. Ce problème surgit de plus en plus ces dernières années.

Il existe deux principaux types de défauts d'interconnexion :les ICD à base de débris et les ICDS à défaillance de liaison de cuivre. Chacun apporte avec lui ses propres préoccupations et approches pour résoudre le problème.

DCI à base de débris

Les ICD à base de débris se produisent lorsque des débris provenant du processus de forage pénètrent dans le trou d'interconnexion. On suppose que dans le cadre du processus de fabrication, le fabricant élimine tous les débris après avoir percé un trou dans le circuit imprimé, mais cela ne se produit pas toujours. Parfois, les résidus de débris de forage, les frottis de forage, les charges inorganiques ou la fibre de verre sont négligés. Ils s'intègrent ensuite à la surface de cuivre de la couche interne, ce qui peut entraîner un défaut d'interconnexion.

Pourquoi les DAI à base de débris se produisent-ils, étant donné que tous les fabricants de PCB doivent être conscients des problèmes liés au fait de laisser des débris derrière eux lors du perçage d'un trou dans la carte de circuit imprimé ? Cela peut être dû au fait que de plus en plus de fabricants utilisent des matériaux à faible DK/faible DF, qui utilisent des types de charges inorganiques. Bien que ces matériaux puissent être plus rentables à certains égards, ils peuvent créer plus de débris lors du forage et sont souvent plus résistants aux produits chimiques que les matériaux époxy FR-4 standard. Plus de débris qui résistent aux efforts de nettoyage signifient naturellement qu'il est plus probable que des débris soient laissés sur place, entraînant un défaut.

DAI de rupture de liaison cuivre

Dans un ICD à défaillance de liaison en cuivre, une contrainte élevée pendant le processus d'assemblage ou pendant l'utilisation du circuit imprimé, associée à une liaison en cuivre faible, provoque la rupture physique de la connexion en cuivre. Naturellement, plus la liaison cuivre est faible, moins il faut de contraintes pour la rompre. Vous pouvez trouver des ICD à défaillance de liaison cuivre sur les microvias HDI, ainsi que sur les cartes de circuits imprimés standard.

Pourquoi le taux de défauts d'interconnexion de rupture de liaison en cuivre augmente-t-il ? De plus en plus de fabricants utilisent des températures de soudure sans plomb plus élevées et des cartes de circuits imprimés plus épaisses à l'ère moderne. Des trous plus grands, des cartes de circuits imprimés plus épaisses et une soudure à la vague sont tous des facteurs identifiables qui peuvent entraîner une défaillance de la liaison cuivre des DAI.

Défaillance de la liaison cuivre Les ICD se produisent lorsque la connexion cuivre se rompt. Ceci est causé par une forte contrainte lors de l'assemblage ou de l'utilisation, la liaison cuivre étant faible ou une combinaison. Ce mode de défaillance est lié à la conception. L'augmentation de la taille des trous, de l'épaisseur du circuit imprimé et de la soudure à la vague a tendance à augmenter le risque de DCI à liaison cuivre. Il y a un taux plus élevé de ce type d'ICD, qui est lié à l'augmentation de l'épaisseur de la carte et des températures de soudure sans plomb plus élevées au cours des 10 dernières années.

Les tests de fiabilité ont montré que les DAI à rupture de liaison en cuivre constituaient un problème important. Les DAI à base de débris n'ont pas montré d'importance dans les études en ce qui concerne la fiabilité, mais ils peuvent toujours être un problème coûteux et un problème auquel tous les utilisateurs de cartes de circuits imprimés devraient être attentifs.

Qu'est-ce qui cause la séparation des calques ?

Les DCI ont deux causes courantes :la défaillance de la liaison du cuivre et l'excès de débris. Alors que certains experts classent les DCI en fonction de leur cause, pour les besoins de cet article, nous utiliserons les types en fonction de l'emplacement du défaut. Pour en savoir plus sur ces catégories, passez à la section suivante. Pour l'instant, nous allons nous concentrer sur les deux principales causes des DCI :

• DCI à base de débris : Pendant le processus de forage, des débris peuvent pénétrer dans le trou d'interconnexion. Des traînées de forage et des particules de verre et de charges inorganiques peuvent également s'accumuler dans ces trous. Le nettoyage de ces substances fait partie intégrante du processus de fabrication, mais parfois cette étape n'est pas effectuée correctement ou est négligée. Les débris provoquent le plus souvent des DCI dans des matériaux à faible perte contenant des charges inorganiques.
• DAI de rupture de liaison cuivre : Dans d'autres cas, l'ICD ne provient pas d'un blocage de débris. Au lieu de cela, la couche de cuivre interne ne parvient pas à se connecter ou se casse. Cela peut se produire lorsque la liaison subit des contraintes élevées ou qu'elle n'a pas une liaison suffisamment solide. Des circuits imprimés plus épais et des trous plus grands augmentent le risque de défaillance des DCI en cuivre. Les fabricants ont vu ce type d'ICD plus fréquemment ces dernières années en raison des changements technologiques tels que l'épaisseur des panneaux. Au fur et à mesure que la conception des circuits imprimés progresse, nous espérons voir ce type de défaillance moins souvent.

Des facteurs tels que des niveaux élevés de résine, de faibles quantités de cuivre et l'utilisation de matériaux à faible résistance à la température augmentent le risque de DCI. Les planches sous-durcies sont également extrêmement vulnérables à la séparation des couches.

Types de séparation

Lorsqu'ils sont classés par emplacement dans le circuit imprimé, les DCI peuvent appartenir à l'une des trois catégories suivantes :

• Type I : Se produit à l'interface de la couche interne de cuivre et de cuivre autocatalytique
• Type II : Trouvé à l'interface du cuivre autocatalytique et du cuivre électrolytique
• Type III : Situé dans la couche de cuivre autocatalytique

Les DCI de type I et de type III se produisent généralement en raison de mauvais contrôles pendant le processus de cuivre autocatalytique (défaillance de la liaison du cuivre), tandis que les DCI de type II se produisent en raison de la contamination (à base de débris). Pour déterminer l'emplacement de l'ICD, les fabricants utilisent des techniques de microsection et de gravure de surface pour obtenir une coupe transversale facile à voir de la carte. Les DAI de type III nécessitent des tests précis pour être détectés, il est donc important de porter une attention particulière aux tests DAI.

Défauts d'interconnexion dans les conseils de dépannage des cartes de circuits imprimés

Comme pour la plupart des problèmes de carte de circuit imprimé, éviter les problèmes d'ICD se résume à une conception de PCB solide. Une conception fiable et des processus de fabrication cohérents et réfléchis peuvent grandement contribuer à créer des cartes de circuits imprimés sans défaut. Le chauffage du foret et l'utilisation de matériaux de remplissage inorganiques sont des facteurs conduisant à des DCI à base de débris que vous pouvez éviter. Utiliser les bons matériaux et être plus agressif avec votre processus de démaquillage peut aider à réduire considérablement les cas de défauts d'interconnexion à base de débris.

En ce qui concerne la défaillance potentielle de la liaison du cuivre des DCI, il est essentiel de nettoyer la surface de cuivre de la couche interne afin de permettre la formation d'une liaison solide. S'assurer que vous avez la bonne épaisseur et la bonne structure de grain pour le dépôt de cuivre autocatalytique, afin d'avoir la résistance nécessaire, est également un bon moyen d'éviter les défaillances de liaison du cuivre.

En plus de ce qui précède, le contrôle de la taille des trous et de l'épaisseur de la carte peut aider à limiter les défauts d'interconnexion. Une solution efficace peut être de vous débarrasser de vos connecteurs traversants soudés.

Commandez dès aujourd'hui des cartes de circuits imprimés fiables et de qualité auprès de MCL

Pour vous assurer d'obtenir des cartes de circuits imprimés de qualité de manière constante, commandez vos PCB auprès de Millennium Circuits Ltd. MCL possède l'un des programmes d'assurance qualité les plus stricts en matière de PCB et de produits liés aux PCB, vous pouvez donc commander vos PCB en vrac en toute confiance. Pour en savoir plus sur la façon dont MCL est devenu un leader dans les cartes de circuits imprimés de qualité à grand volume, ou pour un devis gratuit, contactez MCL dès aujourd'hui.