लंबे समय तक संग्रहित पीसीबी खुले वाया पर शॉर्ट सर्किट क्यों करते हैं?

चार साल तक संग्रहित पीसीबी में खुले वाया पर शॉर्ट सर्किट क्यों दिखाई देते हैं, जो आंतरिक परतों तक ही सीमित होते हैं — और बेकिंग के बाद वे गायब क्यों हो जाते हैं?

रिच फुल जॉय की ओर से एक इंजीनियरिंग व्याख्या

जब एक पीसीबी जिसे चार साल से संग्रहित किया गया है, अचानक खुले वाया पर केंद्रित शॉर्ट सर्किट दिखाता है, परीक्षण परिणाम आंतरिक परत शॉर्ट्स का संकेत देते हैं, और बेकिंग के बाद वे शॉर्ट्स गायब हो जाते हैं, तो विफलता तंत्र शायद ही कभी एक स्थायी कॉपर ब्रिज होता है।

विश्वसनीयता अभियांत्रिकी के दृष्टिकोण से, यह पैटर्न स्पष्ट रूप से आयनिक संदूषण द्वारा बढ़ाई गई नमी-प्रेरित अस्थायी चालन को इंगित करता है - न कि संरचनात्मक आंतरिक परत धातु के शॉर्ट सर्किट को।

यह लेख इस घटना को स्पष्ट और चरणबद्ध तरीके से समझाता है।

1. शॉर्ट सर्किट खुले वायस पर ही क्यों केंद्रित होते हैं?

रिच फुल जॉय में, खुले वाया (सोल्डर मास्क सीलिंग के बिना वाया) को पर्यावरणीय प्रवेश बिंदु माना जाता है क्योंकि:

• तांबे की वलयाकार रिंग और वाया मुख हवा के संपर्क में हैं।
• नमी या दूषित पदार्थों को रोकने के लिए कोई सोल्डर मास्क अवरोधक मौजूद नहीं है।
• खुले स्थानों के माध्यम से नमी को केशिका तंत्र द्वारा बनाए रखने में मदद मिलती है।
• खुले में मौजूद तांबे पर आयनिक अवशेष (उंगलियों के निशान, धूल, पैकेजिंग से निकलने वाली गैसें, हैंडलिंग के दौरान होने वाला प्रदूषण) जमा होने की संभावना अधिक होती है।

नम परिस्थितियों में, वाया ओपनिंग पर एक पतली इलेक्ट्रोलाइट फिल्म (पानी + घुले हुए आयन) बन सकती है।

वह फिल्म अस्थायी रूप से आसन्न चालकों के बीच या वाया बैरल से पास के तांबे की संरचनाओं की ओर बिजली का संचालन कर सकती है।

इसलिए, लंबे समय तक भंडारण के बाद, खुले वाया नमी-प्रेरित विद्युत असामान्यताओं के लिए सबसे कमजोर स्थान बन जाते हैं।

2. परीक्षण परिणामों में शॉर्ट सर्किट को आंतरिक परत की खराबी के रूप में क्यों दिखाया गया है?

इसका मतलब यह नहीं है कि धातु के पुल केवल पीसीबी के अंदर ही बनते हैं।

इसके बजाय, यह दर्शाता है कि विद्युत पथ अंततः कहाँ समाप्त होता है:

• कई डिज़ाइनों में सबसे कम विद्युत रिक्ति आंतरिक परतों में स्थित होती है।
  • वाया-टू-प्लेन स्पेसिंग
  • वाया बैरल के पास सघन आंतरिक-परत रूटिंग
• पावर और ग्राउंड प्लेन में बहुत कम प्रतिबाधा होती है और वे प्राकृतिक "विद्युत सिंक" के रूप में कार्य करते हैं।

जब नमी वाया ओपनिंग के पास या वाया वॉल के साथ एक अस्थायी प्रवाहकीय पथ बनाती है, तो लीकेज करंट अक्सर एक आंतरिक तल या आंतरिक-परत ट्रेस से जुड़ जाता है, जिससे परीक्षक आंतरिक-परत शॉर्ट की रिपोर्ट करता है।

इसलिए प्रवेश बिंदु खुला मार्ग है, लेकिन समापन बिंदु आमतौर पर एक आंतरिक परत वाली तांबे की संरचना होती है।

3. बेकिंग से शॉर्ट सर्किट क्यों दूर हो जाता है?

यह निदान का मुख्य सुराग है।

बेकिंग से शरीर में अवशोषित नमी निकल जाती है:

• पीसीबी रेज़िन सिस्टम
• इंटरफेस के माध्यम से
• खुले वाया के आसपास के सतही क्षेत्र

जब नमी वाष्पित हो जाती है:

• इलेक्ट्रोलाइट फिल्म ढह जाती है
• आयनिक चालन पथ टूट जाते हैं
• विद्युत प्रतिरोध सामान्य स्थिति में लौट आता है

इससे यह साबित होता है कि शॉर्ट सर्किट नमी की सहायता से होने वाले प्रवाहकीय रिसाव के कारण हुआ था, न कि तांबे से तांबे के बीच स्थायी ब्रिज के कारण।

अगर यह धातु का पुल होता, तो पकाने से यह गायब नहीं होता।

4. इस व्यवहार के अनुरूप विफलता के कौन-से तंत्र हैं?

रिच फुल जॉय के जमीनी अनुभव के आधार पर, सबसे सुसंगत कारण निम्नलिखित हैं:

• नमी के कारण होने वाली आयनिक चालन (संभवतः)
  • जब आर्द्रता आयनिक अवशेषों के साथ मिलती है तो अस्थायी प्रवाहकीय पथ बन जाते हैं।
• प्रारंभिक चरण का विद्युत रासायनिक प्रवासन (ईसीएम)
  • प्रारंभिक चरण में, प्रवाहकीय पथ नमी पर निर्भर होते हैं और प्रतिवर्ती होते हैं।
  • यदि इन्हें बार-बार नमी और विद्युत प्रवाह के संपर्क में लाया जाए, तो ये स्थायी धात्विक डेंड्राइट में विकसित हो सकते हैं।

इसका मतलब है कि आपके बोर्ड वर्तमान में एक ऐसे जोखिम चरण में हैं जिसे सुधारा जा सकता है, लेकिन बार-बार नमी के संपर्क में आने से समय के साथ यह खराबी स्थायी हो सकती है।

5. रिच फुल जॉय इस जोखिम को नियंत्रित करने के लिए क्या सुझाव देता है?

तत्काल नियंत्रण

• उपयोग से पहले बेकिंग बोर्ड को साफ करें
• बेकिंग के बाद दोबारा जांच करें
• डेसिकेंट और ह्यूमिडिटी इंडिकेटर कार्ड (एचआईसी) के साथ तुरंत वैक्यूम पैकेजिंग में सील कर दें।

भंडारण नियंत्रण

• खुले में रखने का समय कम से कम करें
• कम आर्द्रता में संग्रहित करें
• खुले हुए वायस को नंगे हाथों से छूने से बचें

डिजाइन/प्रक्रिया में सुधार (भविष्य के बैचों के लिए)

• जहां तक ​​संभव हो, खुले वायस से बचें → टेंटेड वायस या भरे और ढके हुए वायस का उपयोग करें
• महत्वपूर्ण नेटवर्कों के लिए वाया-टू-प्लेन क्षेत्रों में क्लीयरेंस बढ़ाएँ
• आयनिक अवशेषों को कम करने के लिए स्वच्छता नियंत्रण में सुधार करें।

अंतिम इंजीनियरिंग निष्कर्ष

जब लंबे समय से संग्रहित पीसीबी में खुले वाया पर शॉर्ट सर्किट दिखाई देते हैं जो आंतरिक परत की खराबी प्रतीत होते हैं, और बेकिंग के बाद वे शॉर्ट सर्किट गायब हो जाते हैं, तो इसका मूल कारण लगभग निश्चित रूप से नमी-सहायता प्राप्त आयनिक चालन होता है, न कि स्थायी आंतरिक कॉपर शॉर्टिंग।

रिच फुल जॉय में, हम इसे भंडारण-वातावरण संवेदनशीलता का मुद्दा मानते हैं, जिसे नमी नियंत्रण, स्वच्छता और पैकेजिंग के माध्यम से प्रबंधित किया जाता है - न कि पीसीबी निर्माण में संरचनात्मक दोष के रूप में।