Langsung Ke:
Kegagalan Konduktif Anodik Filamen (CAF) adalah masalah umum dan berkembang di industri elektronik. Ini berpotensi menjadi mode kegagalan bencana, di mana garam konduktif yang mengandung tembaga dapat terbentuk di dalam papan sirkuit tercetak (PCB). Ini adalah jenis migrasi elektrokimia yang tumbuh di sepanjang permukaan epoksi atau kaca dari anoda ke sub-permukaan katoda. Migrasi elektrokimia adalah proses di mana filamen logam konduktif tumbuh melintasi bahan dielektrik.
Pembentukan CAF adalah istilah untuk proses dimana CAF tumbuh. Pembentukan CAF digambarkan sebagai proses dua langkah:
Kegagalan CAF mengacu pada kegagalan listrik yang dihasilkan dari pembentukan CAF. Kegagalan terjadi ketika CAF tumbuh dari anoda ke katoda.
Agar CAF terbentuk, Anda memerlukan beberapa hal berikut:
Banyak faktor lain yang diyakini mempercepat proses pembentukan termasuk suhu tinggi, kelembaban tinggi, siklus termal berulang, gradien tegangan tinggi antara anoda dan katoda, beberapa bahan fluks solder dan banyak lagi. Masalah lain, seperti kegagalan komponen dan suhu pengoperasian yang melebihi maksimum juga dapat menyebabkan kegagalan terkait CAF.
CAF pertama kali diidentifikasi pada tahun 1976 oleh para peneliti di Bell Lab. Studi pertama melibatkan pengujian berbagai lapisan resin UV-cured menggunakan sirkuit cetak fleksibel garis halus FR-4. Variabel pencegahan kegagalan lebih lanjut juga dipelajari, termasuk jumlah lapisan penguat kaca, lapisan penutup dan ketebalan lapisan lapisan epoksi lapisan mentega. Para peneliti menemukan bahwa mereka dapat memodelkan waktu hingga kegagalan pada plot log-normal dan mengidentifikasi suhu, kelembaban, dan bias sebagai faktor yang mempercepat proses. Mereka juga menjelaskan empat kegagalan terkait substrat.
Pada tahun 1979, peneliti pertama kali menggunakan istilah CAF untuk merujuk pada kegagalan ini. Makalah yang pertama kali menggunakannya berfokus pada bagaimana bahan dan orientasi konduktor terkait dengan pembentukan CAF. Pada tahun yang sama juga melihat pengenalan model dua tahap. Investigasi ke CAF berlanjut hingga hari ini, dengan para peneliti menguji bagaimana kelembaban, suhu, bias, bahan, orientasi konduktor, dan faktor lain memengaruhi pembentukannya.
Sebagian besar penelitian ini berfokus pada laminasi tradisional, seperti FR-4, G-10, BT dan MC-2. Namun, baru-baru ini, beberapa telah menerapkan bahan yang lebih baru, yaitu laminasi tahan CAF atau bebas halogen, yang biasanya memiliki sifat termal yang lebih baik.
Dalam beberapa tahun terakhir, mempelajari cara mencegah kegagalan CAF telah menjadi perhatian yang lebih mendesak karena produsen memproduksi PCB yang lebih kecil dengan kepadatan sirkuit yang lebih tinggi. Papan sekarang juga melihat lebih banyak penggunaan di lingkungan dan kondisi yang keras di mana keandalan sangat penting. Selain itu, penggunaan penyolderan bebas timah dan peningkatan pilihan material telah meningkatkan minat pada topik tersebut.
Meskipun sekarang kita tahu lebih banyak tentang CAF daripada sebelum tahun 1976, penelitian terus berlanjut. Seiring berkembangnya teknologi, kami mempelajari lebih lanjut mengapa CAF terjadi, cara mengidentifikasinya, dan cara mencegahnya.
Ada banyak tindakan berbeda yang dapat Anda ambil untuk meminimalkan risiko kegagalan CAF. Penelitian tentang cara untuk menghindari masalah ini sedang berlangsung, tetapi menghindari kondisi yang memungkinkan pembentukan CAF akan membantu mencegahnya. Berikut adalah beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan:
Karena membutuhkan elektrolit, kadar air yang lebih tinggi meningkatkan kemungkinan kegagalan CAF. Kelembaban yang meningkat menyebabkan kadar air yang lebih tinggi, yang menurunkan kinerja CAF.
Proses yang digunakan selama fabrikasi dapat menyebabkan kontaminasi asam, yang meningkatkan kemungkinan pembentukan CAF. Penggunaan beberapa fluks penyolderan dan pengenalan residu asam selama proses pelapisan adalah contohnya.
Karena tegangan bias adalah gaya yang mendorong reaksi, bias tegangan tinggi akan secara signifikan menurunkan kemungkinan pembentukan CAF. Tegangan yang lebih tinggi juga menurunkan kinerja CAF.
Cacat yang sudah ada sebelumnya seperti rekahan, rongga, wicking, kontaminasi, dan kesalahan registrasi juga dapat menciptakan jalur untuk filamen bermasalah. Anda perlu berhati-hati saat mengebor lubang agar tidak menyebabkan kerusakan pada papan. Kerusakan tersebut dapat membuat jalur ini dengan menyebabkan retakan, wicking dan cacat lainnya. Kecepatan bor, laju umpan, dan faktor lain memengaruhi seberapa besar kemungkinan masalah ini terjadi. Cacat sebagian seperti penghubungan yang tidak lengkap antar fitur juga dapat berkontribusi.
Suhu tinggi seperti suhu lingkungan, siklus termal berulang, dan reflow dengan suhu puncak tinggi menciptakan lebih banyak tekanan pada papan dan meningkatkan kemungkinan kerusakan serta pembentukan CAF.
Faktor kegagalan CAF lain yang berpengaruh adalah bahan yang digunakan untuk membuat papan. Menggunakan bahan tahan CAF, seperti yang dilakukan Millennium Circuits Limited, adalah salah satu cara paling efektif untuk mencegah pembentukan dan kegagalan CAF.
Ketika datang ke bahan laminasi, berbagai penelitian selama 30 tahun terakhir telah mengukur kerentanan terhadap CAF dari berbagai laminasi. Penelitian menunjukkan bahwa bismaleimide triazine (BT) adalah laminasi yang paling tahan terhadap CAF, sedangkan MC-2 adalah yang paling rentan. Laminasi dengan ketahanan termal tinggi cenderung lebih tahan terhadap pembentukan CAF.
Penting untuk dicatat, bahwa bahkan bahan laminasi yang ditentukan secara identik dari pemasok yang berbeda dapat berbeda dalam ketahanan CAF. Namun, secara umum, kerentanan berbagai laminasi dari yang paling tidak rentan hingga yang paling rentan adalah sebagai berikut:
Produsen PCB sering menggunakan lapisan kaca dan sistem resin untuk meningkatkan ketahanan isolasi dan mencegah pembentukan CAF. Kedua bahan ini dianggap berguna untuk tujuan ini. Pengujian kedua zat, bagaimanapun, telah menunjukkan bahwa sistem resin memiliki dampak yang lebih signifikan daripada pelapis kaca. Menggunakan keduanya bersama-sama bisa menjadi solusi yang ideal.
Penelitian lebih lanjut telah mengungkapkan bahwa resin yang diawetkan dengan DICY mungkin lebih kecil kemungkinannya untuk mendorong pertumbuhan CAF daripada resin yang diawetkan dengan fenol. Serat jadi lebih kecil kemungkinannya dibandingkan serat yang dibersihkan dengan panas dan kondisi tenun untuk membentuk CAF dengan serat kondisi tenun yang memiliki kerentanan tertinggi terhadap pertumbuhan CAF. Kebersihan serat, distribusi dan ketahanan hidrolisis — yang membantu menjaga ikatan kaca-resin — mempengaruhi efektivitas kain kaca atau pelapis silan. Resin dengan penyerapan kelembapan rendah, komponen resin murni yang disempurnakan, dan stabilitas kimia yang didukung — termasuk ketahanan hidrolisis — memiliki kinerja CAF yang lebih baik.
Faktor terkait material lainnya termasuk jenis penyelesaian, seperti HASL, ENIG, perak imersi atau timah imersi, dan jenis topeng solder.
Desain dan fabrikasi PCB juga memainkan peran penting dalam menentukan ketahanan CAF-nya.
Papan yang memiliki celah yang lebih kecil antara fitur yang dibias tegangan gagal lebih cepat daripada papan dengan celah yang lebih besar, meskipun hal ini diyakini hanya berdampak pada langkah kedua dari proses pembentukan CAF.
Selain jarak lubang-ke-lubang dan garis-ke-garis, ukuran lubang bor dan ketebalan tembaga di lubang tembus berlapis berdampak pada resistensi CAF. Memiliki fitur yang lebih bias juga meningkatkan jumlah peluang yang harus dibentuk CAF. Vias anodik juga gagal lebih cepat dari vias katodik. Arah lungsin dan pakan mereka juga berperan. Vias terhuyung-huyung pada sudut 45 derajat memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap CAF. Jika rongga pengisi, penahan kaca, wicking, atau masalah lain muncul setelah fabrikasi, hal tersebut dapat bertindak sebagai jalur yang sudah ada sebelumnya untuk pertumbuhan CAF.
Proses lain yang dapat meningkatkan kemungkinan pembentukan CAF termasuk proses reflow dan desmear.
Banyak aspek berbeda dari PCB, termasuk aspek desain dan fabrikasinya, memengaruhi ketahanannya terhadap pembentukan CAF. Faktor-faktor ini meliputi:
Karena begitu banyak faktor yang mempengaruhi kinerja CAF, Anda harus mempertimbangkan CAF selama setiap tahap proses produksi PCB. Mengoptimalkan board Anda untuk ketahanan CAF akan menghasilkan produk akhir yang lebih andal.
Mengidentifikasi CAF setelah terjadi merupakan tantangan, sehingga sulit untuk diperiksa dan dipelajari. CAF sering terjadi pada lapisan yang terkubur di dalam PCB. Ini juga dapat muncul bersamaan dengan faktor kegagalan lain yang berkontribusi, sehingga sulit untuk menyadari bahwa CAF adalah mode kegagalan yang bertanggung jawab penuh.
Namun, Anda dapat menggunakan berbagai metode pengujian lanjutan untuk memeriksa dan mengkarakterisasi pembentukan dan kegagalan CAF. Pengujian ini mencakup metode kelistrikan standar IPC yang dikenal sebagai pengujian Surface Insulation Resistance (SIR), yang meliputi:
Anda juga dapat menggunakan berbagai metode untuk menggambarkan pembentukan CAF pada PCB. Teknik ini meliputi:
Melakukan uji ketahanan CAF papan membantu memastikan kualitas dan keandalannya secara keseluruhan. IPC, asosiasi perdagangan untuk industri papan sirkuit dan perakitan elektronik, memiliki prosedur uji standar untuk resistansi CAF yang berjudul IPC-TM-650 Metode 2.6.25A. Penggunaan metode uji standar memungkinkan peringkat resistansi CAF yang mudah dipahami dan sebanding.
Untuk pengujian ini, Anda dapat menggunakan desain kupon standar IPC seperti IPC-9253 dan IPC-9254, yang memiliki 10 lapisan dan dimensi sekitar 125x175 milimeter, serta IPC-9255 dan IPC 9256. Beberapa produsen peralatan asli juga menggunakan desain kupon mereka sendiri. Saat menguji laminasi untuk kinerja CAF, Anda harus menggunakan beberapa desain yang memiliki berbagai jarak fitur, tata letak, dan ukuran lubang.
Metode pengujian IPC merekomendasikan penggunaan setidaknya 25 papan uji per lot sampel per tingkat bias, yang menyediakan 4.200 titik kegagalan CAF lubang-ke-lubang potensial dan 7.800 lokasi kegagalan CAF lubang-ke-lubang potensial untuk setiap sampel dan kondisi ditetapkan.
Metode pengujian IPC melibatkan pengujian papan ini di bawah suhu tinggi sekitar 65 atau 85 derajat Celcius (149 hingga 185 derajat Fahrenheit) dan kondisi kelembaban tinggi 87 persen kelembaban relatif (RH). Setelah Anda menerapkan 100 volt arus searah untuk mendapatkan pengukuran resistansi insulasi awal, sampel menjalani pengkondisian suhu dan kelembaban selama 96 jam, diikuti dengan putaran pengukuran resistansi insulasi lainnya.
Kemudian, sampel menjalani pengujian minimal 500 jam dengan tegangan bias yang diterapkan secara terus menerus. Lakukan pengukuran resistansi tinggi setiap 24 hingga 100 jam selama waktu ini. Setelah 500 jam, lakukan pengukuran resistansi isolasi lainnya.
Setelah pengujian, Anda meninjau data untuk penurunan signifikan atau korslet resistensi tinggi. Jika papan gagal dan Anda menduga itu adalah kegagalan CAF, Anda dapat melakukan analisis kegagalan menggunakan metode pengujian seperti yang tercantum di atas untuk mengonfirmasi penyebabnya.
Tes akan memberi Anda persentase tingkat kegagalan pada 500 jam untuk setiap jarak. Anda dapat menjelaskan hasil tes dalam hal resistensi CAF atau kualitas CAF. Resistensi CAF berfokus pada penentuan apakah sistem material rentan terhadap pembentukan CAF atau tidak dan tidak menekankan cacat. Kualitas CAF adalah model tingkat kegagalan material dan dapat mencakup kegagalan berbasis cacat.
Ketahanan terhadap CAF harus menjadi perhatian utama untuk setiap proyek papan sirkuit tercetak.
Karena PCB menjadi lebih kecil dan fitur harus ditempatkan lebih dekat, risiko pembentukan CAF meningkat. Untuk papan yang digunakan dalam kondisi tertentu dan dalam aplikasi di mana keandalan sangat penting, kinerja CAF sangat penting.
Itu sebabnya semua bahan yang disediakan oleh Millennium Circuits Limited tahan terhadap CAF. Kami menawarkan berbagai jenis material, sirkuit fleksibel dan kaku-fleksibel dan permukaan akhir serta papan daya dan termal tinggi. Kami juga menyediakan layanan teknik, termasuk pembuatan panel, pemeriksaan aturan desain, dan pemodelan impedansi terkontrol. Kami menangani pesanan dalam berbagai ukuran, mulai dari pembuatan prototipe hingga pesanan dalam jumlah besar dengan penyelesaian cepat.
Untuk produk berkualitas tinggi, layanan pelanggan yang sangat baik, pengiriman tepat waktu yang andal, dan harga yang kompetitif, percayakan Millennium Circuits Limited untuk semua kebutuhan PCB Anda. Jelajahi situs web kami untuk mempelajari lebih lanjut tentang kemampuan kami. Anda juga dapat menghubungi kami dengan pertanyaan apa pun yang Anda miliki dan meminta penawaran cepat dengan mengisi formulir online ini.
Minta Penawaran Gratis
Teknologi Industri
Orang sering menerima begitu saja betapa kompleksnya struktur papan sirkuit tercetak. Karena kami menggunakan PCB untuk area aplikasi yang berbeda, masing-masing membutuhkan bahan tertentu. Laminasi adalah bahan penting. Pabrikan menggunakannya untuk mengembangkan dan membuat PCB. Jadi, penting untu
Tidak diragukan lagi, sebagian besar proyek teknik biasa menggunakan desain PCB standar. Juga, PCB tradisional tidak dapat bekerja untuk semuanya. Jadi, jika Anda berurusan dengan aplikasi tingkat lanjut, Anda memerlukan PCB berkecepatan tinggi. Namun, merancang PCB berkecepatan tinggi bisa jadi ru
Papan sirkuit tercetak, juga dikenal sebagai PCB, membentuk inti dari setiap bagian elektronik saat ini. Komponen hijau kecil ini sangat penting untuk peralatan sehari-hari dan mesin industri. Desain dan tata letak PCB merupakan komponen penting dari fungsi produk apa pun - inilah yang menentukan ke
Bentuk paling dasar dari desain untuk pembuatan yang berlaku untuk PCB adalah penggunaan aturan desain dan pemeriksaan aturan desain dalam perangkat lunak desain PCB. Pemeriksaan aturan desain (DRC) adalah proses melihat desain untuk melihat apakah itu sesuai dengan kemampuan manufaktur pembuat PCB.
