Uzun süre depolanmış baskılı devre kartlarındaki açık deliklerde neden kısa devre olur?
Dört yıl boyunca depolanan PCB'lerde neden iç katmanlarda lokalize olmuş, açık geçiş yollarında kısa devreler görülür ve fırınlandıktan sonra neden kaybolurlar?
RICH FULL JOY'dan Mühendislik Açıklaması
Dört yıl boyunca depolanmış bir baskılı devre kartında (PCB) aniden açık deliklerde yoğunlaşmış kısa devreler ortaya çıkarsa, test sonuçları iç katman kısa devrelerini gösterirse ve bu kısa devreler fırınlama işleminden sonra kaybolursa, arıza mekanizması nadiren kalıcı bir bakır köprüsü olur.
Güvenilirlik mühendisliği açısından bakıldığında, bu desen, yapısal iç katman metal kısa devrelerinden ziyade, iyonik kirlenme ile güçlendirilmiş nem kaynaklı geçici iletimi güçlü bir şekilde göstermektedir.
Bu makale, olayı açık ve adım adım açıklıyor.
1. Kısa devreler neden açık bağlantı noktalarında yoğunlaşır?
RICH FULL JOY'da, açık geçiş yolları (lehim maskesiyle kapatılmamış geçiş yolları) çevresel giriş noktaları olarak kabul edilir çünkü:
- Bakır halka ve geçiş ağzı havaya maruz kalır.
- Lehim maskesinin üzerinde nemi veya kirleticileri engelleyecek bir bariyer bulunmamaktadır.
- Açıklıklar nemin kılcal damarlar yoluyla tutulmasını sağlar.
- Açıkta kalan bakır, iyonik kalıntıları (parmak izleri, toz, ambalajdan çıkan gazlar, kullanım kaynaklı kirlenme) daha kolay biriktirir.
Nemli koşullar altında, geçiş açıklığında ince bir elektrolit filmi (su + çözünmüş iyonlar) oluşabilir.
Bu film, bitişik iletkenler arasında veya geçiş borusundan yakındaki bakır yapılara doğru geçici olarak elektrik iletebilir.
Bu nedenle, uzun süre depolama sonrasında açıkta kalan bağlantı noktaları, nemin neden olduğu elektriksel anormalliklere karşı en savunmasız bölgeler haline gelir.
2. Test sonuçları neden kısa devreleri iç katman arızaları olarak gösteriyor?
Bu, metal köprülerin yalnızca PCB'nin içinde oluştuğu anlamına gelmez.
Bunun yerine, elektriksel yolun nihayet kapandığı noktayı yansıtır:
- Birçok tasarımda en küçük elektriksel açıklıklar iç katmanlarda bulunur.
- düzlem arası mesafe
- variller aracılığıyla yakın yoğun iç katman yönlendirmesi
- Güç ve topraklama düzlemlerinin empedansı çok düşüktür ve doğal "elektrik emici" görevi görürler.
Nem, geçiş açıklığının yakınında veya geçiş duvarı boyunca geçici bir iletken yol oluşturduğunda, kaçak akım genellikle iç düzleme veya iç katman izine bağlanır ve bu da test cihazının iç katman kısa devresi bildirmesine neden olur.
Dolayısıyla giriş noktası açık bir geçiş deliğidir, ancak kapanma noktası tipik olarak iç katman bakır özelliğidir.
3. Pişirme işlemi kısa devreleri neden giderir?
Bu, teşhisin en önemli ipucudur.
Pişirme işlemi, emilen nemi şu bölgelerden uzaklaştırır:
- PCB reçine sistemleri
- Arayüzler aracılığıyla
- Açık deliklerin etrafındaki yüzey bölgeleri
Nem buharlaştığında:
- Elektrolit filmi çöker.
- İyonik iletim yolları kırılır.
- Elektrik direnci normale döner.
Bu, kısa devrenin kalıcı bir bakır-bakır köprüsü değil, nemin etkisiyle oluşan iletken kaçak olduğunu kanıtlıyor.
Eğer metalden bir köprü olsaydı, fırınlamak onu yok etmezdi.
4. Bu davranışa hangi arıza mekanizmaları karşılık gelir?
RICH FULL JOY'un saha deneyimine dayanarak, en sık rastlanan nedenler şunlardır:
- Nem kaynaklı iyonik iletim (büyük olasılıkla)
- Nem, iyonik kalıntılarla birleştiğinde geçici iletken yollar oluşur.
- Erken evre elektrokimyasal göç (ECM)
- İlk aşamada, iletken yollar neme bağlıdır ve tersine çevrilebilir.
- Neme ve elektriksel gerilime tekrar tekrar maruz kaldıklarında, kalıcı metalik dendritlere dönüşebilirler.
Bu, devre kartlarınızın şu anda geri döndürülebilir bir risk aşamasında olduğu, ancak tekrarlanan nem maruziyetinin zamanla arızayı kalıcı hale getirebileceği anlamına gelir.
5. RICH FULL JOY bu riski nasıl kontrol etmenizi öneriyor?
Anında kontrol
- Kullanmadan önce fırın tahtalarını pişirin.
- Pişirme işleminden sonra tekrar test edin.
- Nem alma maddesi ve nem gösterge kartı (HIC) ile birlikte hemen vakumlu ambalaja kapatın.
Depolama kontrolü
- Açıkta kalma süresini en aza indirin.
- Düşük nemde saklayın.
- Açıkta kalan deliklere çıplak elle dokunmaktan kaçının.
Tasarım/süreç iyileştirmesi (gelecek partiler için)
- Mümkün olduğunca açık geçiş yollarından kaçının → çadır şeklinde geçiş yolları veya doldurulmuş ve kapatılmış geçiş yolları kullanın.
- Kritik ağlar için uçağa yakın bölgelerdeki güvenlik açıklarını artırın.
- İyonik kalıntıları azaltmak için temizlik kontrolünü iyileştirin.
Mühendislik Sonucu
Uzun süre depolanmış bir PCB'de, iç katman arızaları gibi görünen açık geçiş yollarında kısa devreler meydana geliyorsa ve bu kısa devreler fırınlama işleminden sonra kayboluyorsa, asıl neden neredeyse kesinlikle kalıcı iç bakır kısa devresi değil, nem destekli iyonik iletimdir.
RICH FULL JOY'da bunu, PCB üretiminde yapısal bir kusur olarak değil, nem kontrolü, temizlik ve ambalajlama yoluyla yönetilen bir depolama ortamı hassasiyeti sorunu olarak ele alıyoruz.
