Comprendre les défauts d'interconnexion (ICD) dans les PCB : Causes, prévention et solutions

Ce qu'il faut savoir sur les défauts d'interconnexion (ICD)

La séparation des couches internes, ou défauts d'interconnexion (ICD), peut mener à une défaillance de circuit dans les PCB. Pour créer un PCB pleinement fonctionnel, un fabricant doit surveiller les ICD et leurs causes. Voici un aperçu des ICD et comment les fabricants les préviennent et les corrigent.

Que sont les défauts d'interconnexion (ICD) ?

Pendant la production PCB, le fabricant perce à travers le circuit de couche interne et plaque le trou avec du cuivre chimique pour connecter les circuits de couche interne ensemble. Ce trou plaqué cuivre, généralement appelé via, amène les circuits à la couche supérieure du circuit. Le via permet aux différentes couches des PCB de se connecter, leur donnant la fonctionnalité.

Cependant, parfois un défaut se produit dans ou près de ce trou percé. Cette faille est appelée défaut d'interconnexion (ICD) ou séparation de couche interne. Comme le terme l'implique, les ICD impliquent une séparation entre le remplissage de cuivre et les circuits. Ces composants doivent se connecter correctement pour que le PCB fonctionne correctement. La fiabilité du cuivre de couche interne est essentielle pour créer un PCB fonctionnel qui n'endommage pas votre système.

Un ICD se produit le plus souvent en réponse à des chocs thermiques comme la soudure. Vous trouverez généralement un ICD sur la première couche interne des deux côtés du circuit et beaucoup moins fréquemment sur les couches plus profondes.

Quelles sont les causes de la séparation des couches ?

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

• ICD basés sur les débris : Pendant le processus de perçage, des débris peuvent entrer dans le trou d'interconnexion. La boue de perçage et les particules de verre et de charges inorganiques peuvent aussi s'accumuler dans ces trous. Nettoyer ces substances est une partie standard du processus de fabrication, mais parfois cette étape n'est pas faite correctement ou est négligée. Les débris causent le plus souvent des ICD dans les matériaux à faibles pertes comportant des charges inorganiques.
• ICD par défaillance de liaison cuivre : Dans d'autres cas, l'ICD ne vient pas d'un blocage de débris. Au lieu de cela, la couche de cuivre interne échoue à se connecter ou se brise. Cela peut arriver quand la liaison subit un stress élevé ou qu'elle n'a pas une liaison assez forte. Les PCB plus épais et les trous plus grands augmentent le risque d'ICD par défaillance de liaison cuivre. Les fabricants ont vu ce type d'ICD plus fréquemment ces dernières années en raison de changements technologiques tels que l'épaisseur des circuits. À mesure que la conception PCB avance, nous espérons voir ce type de défaillance moins souvent.

Des facteurs comme des niveaux élevés de résine, des quantités plus faibles de cuivre et l'utilisation de matériaux avec une résistance à la température plus faible augmentent le risque d'ICD. Les circuits sous-durcis sont également incroyablement vulnérables à la séparation des couches.

Types de séparation

Quand catégorisés par emplacement dans le PCB, les ICD peuvent tomber dans l'une de trois catégories :

• Type I : Se produit à l'interface cuivre de couche interne et cuivre chimique
• Type II : Trouvé à l'interface cuivre chimique et cuivre électrolytique
• Type III : Localisé à l'intérieur de la couche de cuivre chimique

Les ICD de Type I et Type III arrivent généralement à cause de mauvais contrôles pendant le processus de cuivre chimique (défaillance de liaison cuivre), tandis que les ICD de Type II surviennent en raison de contamination (basés sur les 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 du circuit. Les ICD de Type III nécessitent des tests précis pour être détectés, il est donc important de prêter une attention particulière aux tests ICD.

Comment prévenir la séparation

Prévenir la séparation de couche interne dans votre PCB semble évident — simplement tester pour cela avant de passer à l'étape suivante de production. Cependant, les ICD n'apparaissent pas toujours pendant les tests car ils se produisent en réponse au stress. Au lieu de cela, ils ont tendance à survenir pendant l'assemblage ou l'utilisation, quand l'absence de défauts est plus importante que jamais. Il faut une approche proactive pour vraiment prévenir la formation d'ICD dans vos PCB.

Pour réduire le risque d'ICD, un fabricant doit porter une attention minutieuse à chaque partie du processus de production. Plus spécifiquement, ils peuvent prendre les mesures suivantes pour s'attaquer aux causes profondes des ICD :

• Désengraisser soigneusement les parois des trous percés, surtout quand on utilise des méthodes qui résultent en des forets plus chauds
• Utiliser des matériaux avec une haute résistance à la température
• S'assurer que le cuivre chimique a la structure de grain et l'épaisseur appropriées pour résister au stress élevé

L'amélioration de la fiabilité du cuivre de couche interne dépend de la qualité du processus de fabrication. Le risque le plus faible d'ICD vient de l'utilisation des bons matériaux, paramètres de perçage et contrôles chimiques.

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