Cacat Interkoneksi: Gagal Debris dan Bond Tembaga Dijelaskan

Salah satu kekhawatiran yang mungkin Anda miliki terkait papan sirkuit Anda adalah cacat interkoneksi, atau ICD. Apa sebenarnya cacat interkoneksi, dan apa yang dapat Anda lakukan tentang itu? Inilah informasi dasar yang perlu Anda ketahui tentang masalah menyusahkan ini.

 

Apa Itu Cacat Interkoneksi (ICD)?

Cacat interkoneksi adalah masalah pada papan sirkuit tercetak Anda yang dapat menyebabkan kegagalan sirkuit. Ada koneksi internal pada papan sirkuit tercetak Anda, biasanya disebut via, di mana produsen bor melalui lapisan sirkuit dalam. Saat produsen memproses PCB, mereka memasukkan tembaga ke dalam lubang yang dibor untuk menghubungkan lapisan sirkuit dalam satu sama lain dan ke permukaan papan sirkuit tercetak. Ini memungkinkan Anda untuk menempatkan konektor atau komponen pada permukaan papan, dan memungkinkan sirkuit untuk terhubung antara lapisan.

Masalah dapat terjadi ketika produsen gagal memproduksi desain PCB dengan benar, menciptakan cacat dekat pelapisan dan tembaga lapisan dalam. Hasil dari cacat interkoneksi ini mungkin berupa sirkuit terbuka, atau mungkin cacat intermiten pada suhu yang lebih tinggi. Jadi, cacat interkoneksi dapat menyebabkan sirkuit gagal pada akhirnya.

Salah satu tantangan dari cacat interkoneksi pada papan sirkuit tercetak adalah Anda mungkin tidak dapat mendeteksi anomali saat membangun PCB. Papan mungkin bekerja dengan baik selama pengujian, tetapi kemudian mengungkapkan masalah selama perakitan atau penggunaan, ketika dapat sebenarnya menyebabkan kerusakan serius pada sistem Anda.

Cacat interkoneksi menjadi masalah yang semakin menimbulkan kekhawatiran di kalangan produsen dan pemasok PCB karena sulit untuk terdeteksi sampai terlambat. Masalah ini semakin sering muncul dalam beberapa tahun terakhir.

Ada dua tipe utama cacat interkoneksi: ICD berbasis debris dan ICD gagal bond tembaga. Setiap membawa kekhawatiran dan pendekatan sendiri dalam troubleshooting masalah.

 

ICD Berbasis Debris

ICD berbasis debris terjadi ketika debris dari proses bor lubang masuk ke lubang interkoneksi. Seseorang mengasumsikan bahwa sebagai bagian dari proses manufaktur, produsen membersihkan semua debris setelah bor lubang pada papan sirkuit, tetapi ini tidak selalu terjadi. Kadang-kadang residu debris bor, smear bor, pengisi anorganik atau serat kaca diabaikan. Mereka kemudian menyematkan diri ke permukaan tembaga lapisan dalam, yang dapat menghasilkan cacat interkoneksi.

Mengapa ICD berbasis debris terjadi, mengingat semua produsen PCB seharusnya menyadari masalah terkait meninggalkan debris belakang saat bor lubang pada papan sirkuit? Mungkin karena lebih banyak produsen menggunakan bahan DK rendah/DF rendah, yang menggunakan jenis pengisi anorganik. Sementara bahan ini mungkin lebih hemat biaya dalam beberapa cara, mereka dapat membuat lebih banyak debris saat bor dan sering lebih tahan terhadap kimia dibandingkan bahan epoksi FR-4 standar. Lebih banyak debris yang menahan upaya pembersihan secara alami berarti lebih mungkin debris tertinggal, yang mengakibatkan cacat.

 

ICD Gagal Bond Tembaga

Dalam ICD gagal bond tembaga, stres tinggi selama proses perakitan atau selama penggunaan PCB, bersamaan dengan bond tembaga yang lemah, menyebabkan koneksi tembaga secara fisik terputus. Secara alami, semakin lemah bond tembaga, semakin sedikit stres yang diperlukan untuk memutusnya. Anda mungkin menemukan ICD gagal bond tembaga pada microvias HDI, serta papan sirkuit tercetak standar.

Mengapa tingkat cacat interkoneksi gagal bond tembaga semakin meningkat? Lebih banyak produsen menggunakan suhu solder lead-free yang lebih tinggi dan papan sirkuit tercetak yang lebih tebal di era modern. Ukuran lubang yang lebih besar, papan sirkuit tercetak yang lebih tebal dan solder gelombang adalah semua faktor yang dapat diidentifikasi yang dapat mengarah pada ICD gagal bond tembaga.

ICD gagal bond tembaga terjadi ketika koneksi tembaga terputus. Ini disebabkan oleh stres tinggi selama perakitan atau penggunaan, bond tembaga yang lemah atau kombinasi. Mode kegagalan ini terkait desain. Ukuran lubang yang lebih besar, ketebalan PCB dan solder gelombang semuanya cenderung meningkatkan risiko ICD bond tembaga. Ada tingkat yang lebih tinggi dari tipe ICD ini, yang terkait dengan peningkatan ketebalan papan dan suhu solder lead-free yang lebih tinggi selama 10 tahun terakhir.

Pengujian keandalan telah menemukan ICD gagal bond tembaga sebagai masalah yang signifikan. ICD berbasis debris belum menunjukkan signifikansi dalam studi dengan hubungan ke keandalan, tetapi masih bisa menjadi masalah yang mahal dan sesuatu yang harus diperhatikan oleh semua pengguna papan sirkuit tercetak.

 

Apa yang Menyebabkan Pemisahan Lapisan?

ICD memiliki dua penyebab umum: gagal bond tembaga dan debris berlebih. Sementara beberapa ahli mengkategorikan ICD berdasarkan penyebabnya, untuk tujuan artikel ini, kami akan menggunakan tipe berdasarkan lokasi cacat. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang kategori tersebut, lompat ke bagian selanjutnya. Untuk saat ini, kami akan fokus pada dua penyebab utama ICD:

• ICD berbasis debris: Selama proses bor, debris dapat masuk ke lubang interkoneksi. Smear bor dan partikel dari kaca dan pengisi anorganik juga dapat tertumpuk di lubang ini. Membersihkan zat-zat ini adalah bagian standar dari proses manufaktur, tetapi kadang-kadang langkah ini tidak dilakukan dengan benar atau diabaikan. Debris paling sering menyebabkan ICD pada bahan kerugian rendah yang menampilkan pengisi anorganik.
• ICD gagal bond tembaga: Dalam kasus lain, ICD tidak berasal dari blokir debris. Sebaliknya, lapisan tembaga dalam gagal terhubung atau terputus. Ini dapat terjadi saat bond melalui stres tinggi atau tidak memiliki bond yang cukup kuat. Pcb yang lebih tebal dan lubang yang lebih besar meningkatkan risiko ICD gagal bond tembaga terjadi. Produsen telah melihat tipe ICD ini lebih sering dalam beberapa tahun terakhir karena perubahan dalam teknologi seperti ketebalan papan. Saat desain PCB maju, kami berharap akan melihat jenis kegagalan ini kurang sering.

Faktor seperti kadar resin tinggi, jumlah tembaga yang lebih rendah dan penggunaan bahan dengan resistensi suhu yang lebih rendah meningkatkan risiko ICD. Papan yang tidak kering sempurna juga sangat rentan terhadap pemisahan lapisan.

 

Tipe Pemisahan

Saat dikategorikan menurut lokasi dalam PCB, ICD dapat jatuh ke dalam salah satu dari tiga kategori:

• Tipe I: Terjadi di antarmuka tembaga lapisan dalam dan tembaga electroless
• Tipe II: Ditemukan di antarmuka tembaga electroless dan tembaga elektrolitik
• Tipe III: Terletak dalam lapisan tembaga electroless

ICD Tipe I dan Tipe III biasanya terjadi karena kontrol yang buruk selama proses tembaga electroless (gagal bond tembaga), sementara ICD Tipe II terjadi karena kontaminasi (berbasis debris). Untuk menentukan lokasi ICD, produsen menggunakan teknik mikroseksi dan gravur permukaan untuk mendapatkan tampang melintang papan yang mudah dilihat. ICD Tipe III memerlukan pengujian yang tepat untuk mendeteksi, jadi penting untuk memperhatikan pengujian ICD.

 

Tips Troubleshooting Cacat Interkoneksi dalam Papan Sirkuit Tercetak

Seperti dengan sebagian besar masalah papan sirkuit tercetak, menghindari masalah ICD kembali pada desain PCB yang kokoh. Desain yang andal dan proses manufaktur yang konsisten dan hati-hati dapat membantu menciptakan papan sirkuit bebas cacat. Pemanasan mata bor dan penggunaan bahan pengisi anorganik adalah faktor yang mengarah pada ICD berbasis debris yang dapat Anda hindari. Menggunakan bahan yang tepat dan lebih agresif dengan proses desmearing Anda dapat membantu secara signifikan mengurangi insiden cacat interkoneksi berbasis debris.

Saat berkaitan dengan potensi ICD gagal bond tembaga, membersihkan permukaan tembaga lapisan dalam untuk memungkinkan bond yang kuat terbentuk adalah kritikal. Memastikan Anda memiliki ketebalan dan struktur biji yang tepat untuk penempatan tembaga electroless, sehingga Anda memiliki kekuatan yang diperlukan, juga cara yang baik untuk menghindari ICD gagal bond tembaga.

Selain di atas, mengontrol ukuran lubang dan ketebalan papan dapat membantu menjaga cacat interkoneksi rendah. Solusi efektif dapat berupa membuang konektor lubang melalui yang disolder Anda.

 

Pesan Papan Sirkuit Tercetak Berkualitas dan Andalan dari MCL Hari Ini

Untuk memastikan mendapatkan papan sirkuit tercetak berkualitas secara konsisten, pesan PCB Anda dari Millennium Circuits Ltd. MCL memiliki salah satu program jaminan kualitas yang paling ketat saat berkaitan dengan produk PCB dan terkait PCB, jadi Anda dapat memesan PCB Anda dalam jumlah besar dengan kepercayaan. Untuk mengetahui lebih lanjut tentang bagaimana MCL telah menjadi pemimpin dalam papan sirkuit tercetak berkualitas volume tinggi, atau untuk penawaran gratis, hubungi MCL hari ini.