Tại sao các mạch in (PCB) lưu trữ lâu ngày lại bị đoản mạch tại các lỗ xuyên mạch hở?
Tại sao các bo mạch in (PCB) được lưu trữ 4 năm lại xuất hiện hiện tượng đoản mạch tại các lỗ dẫn hở, tập trung ở các lớp bên trong — và tại sao hiện tượng này lại biến mất sau khi nung nóng?
Giải thích theo góc nhìn kỹ thuật từ RICH FULL JOY
Khi một bo mạch in (PCB) đã được lưu trữ trong bốn năm đột nhiên xuất hiện các mạch ngắn tập trung tại các lỗ xuyên mạch hở, với kết quả kiểm tra cho thấy các mạch ngắn nằm ở lớp bên trong, và các mạch ngắn đó biến mất sau khi nung nóng, thì cơ chế hỏng hóc hiếm khi là do cầu nối đồng vĩnh viễn.
Từ góc độ kỹ thuật độ tin cậy, mô hình này cho thấy rõ ràng sự dẫn điện tạm thời do độ ẩm gây ra, được tăng cường bởi sự nhiễm bẩn ion — chứ không phải là hiện tượng đoản mạch kim loại lớp bên trong cấu trúc.
Bài viết này giải thích hiện tượng một cách rõ ràng và từng bước một.
1. Tại sao các lệnh bán khống lại tập trung tại các lỗ thông mạch hở?
Tại RICH FULL JOY, các lỗ xuyên mạch hở (lỗ xuyên mạch không được bịt kín bằng lớp mặt nạ hàn) được coi là điểm xâm nhập của môi trường vì:
- Vòng đồng và miệng lỗ thông hơi tiếp xúc với không khí.
- Không có lớp phủ chống hàn nào để ngăn chặn hơi ẩm hoặc chất gây ô nhiễm.
- Các lỗ thông hơi thúc đẩy sự giữ ẩm bằng mao dẫn.
- Bề mặt đồng tiếp xúc trực tiếp với không khí dễ bị tích tụ cặn ion (dấu vân tay, bụi bẩn, khí thải từ bao bì, ô nhiễm do thao tác).
Trong điều kiện ẩm ướt, một lớp màng điện phân mỏng (nước + ion hòa tan) có thể hình thành tại miệng lỗ dẫn điện.
Lớp màng đó có thể tạm thời dẫn điện giữa các dây dẫn liền kề hoặc từ ống dẫn điện đến các chi tiết bằng đồng gần đó.
Do đó, các lỗ dẫn điện hở trở thành những vị trí dễ bị tổn thương nhất đối với các sự cố điện do độ ẩm gây ra sau thời gian lưu trữ dài.
2. Tại sao kết quả kiểm tra lại cho thấy các sự cố ngắn mạch là lỗi ở lớp bên trong?
Điều này không có nghĩa là các cầu nối kim loại chỉ được hình thành bên trong mạch in.
Thay vào đó, nó phản ánh vị trí mà đường dẫn điện cuối cùng khép lại:
- Trong nhiều thiết kế, khoảng cách an toàn điện nhỏ nhất thường nằm ở các lớp bên trong.
- khoảng cách giữa lỗ xuyên và mặt phẳng
- định tuyến lớp bên trong dày đặc gần các ống dẫn via
- Các mặt phẳng cấp nguồn và nối đất có trở kháng rất thấp và hoạt động như những "bộ hấp thụ điện" tự nhiên.
Khi hơi ẩm tạo ra một đường dẫn điện tạm thời gần lỗ xuyên hoặc dọc theo thành lỗ xuyên, dòng điện rò rỉ thường kết nối với mặt phẳng bên trong hoặc đường dẫn lớp bên trong, khiến thiết bị kiểm tra báo cáo ngắn mạch lớp bên trong.
Vì vậy, điểm vào là lỗ xuyên hở, nhưng điểm đóng thường là một lớp đồng bên trong.
3. Tại sao việc nướng bánh lại loại bỏ được phần ngắn mạch?
Đây là dấu hiệu chẩn đoán quan trọng.
Quá trình nướng giúp loại bỏ hơi ẩm đã hấp thụ từ:
- Hệ thống nhựa PCB
- Thông qua giao diện
- Các vùng bề mặt xung quanh các lỗ thông mạch hở
Khi hơi ẩm bay hơi:
- Màng điện phân bị sụp đổ
- Đường dẫn truyền ion bị đứt
- Điện trở trở lại bình thường
Điều này chứng tỏ sự cố ngắn mạch là do rò rỉ dẫn điện có sự hỗ trợ của độ ẩm, chứ không phải là một cầu nối đồng-đồng vĩnh viễn.
Nếu đó là một cây cầu bằng kim loại, việc nung nóng sẽ không làm nó biến mất.
4. Những cơ chế hỏng hóc nào phù hợp với hành vi này?
Dựa trên kinh nghiệm thực tế của RICH FULL JOY, những nguyên nhân phổ biến nhất là:
- Sự dẫn điện ion do độ ẩm (rất có thể)
- Các đường dẫn điện tạm thời hình thành khi độ ẩm kết hợp với cặn ion.
- Sự di chuyển điện hóa giai đoạn đầu (ECM)
- Ở giai đoạn đầu, các đường dẫn điện phụ thuộc vào độ ẩm và có thể đảo ngược.
- Nếu tiếp xúc nhiều lần với độ ẩm và điện áp, chúng có thể phát triển thành các nhánh kim loại vĩnh cửu.
Điều này có nghĩa là các tấm ván của bạn hiện đang trong giai đoạn có nguy cơ hư hỏng có thể khắc phục được, nhưng việc tiếp xúc với độ ẩm nhiều lần có thể khiến hư hỏng trở nên vĩnh viễn theo thời gian.
5. RICH FULL JOY khuyến nghị cách kiểm soát rủi ro này như thế nào?
Kiểm soát tức thì
- Nướng thớt trước khi sử dụng
- Kiểm tra lại sau khi nướng.
- Đóng gói hút chân không ngay lập tức, kèm theo chất hút ẩm và thẻ chỉ thị độ ẩm (HIC).
Kiểm soát lưu trữ
- Giảm thiểu thời gian tiếp xúc với ánh sáng nhân tạo.
- Bảo quản ở độ ẩm thấp
- Tránh chạm tay trần vào các lỗ dẫn điện hở.
Cải tiến thiết kế/quy trình (cho các lô hàng tương lai)
- Nên tránh sử dụng các lỗ xuyên mạch hở nếu có thể → hãy sử dụng các lỗ xuyên mạch có mái che hoặc các lỗ xuyên mạch được lấp đầy và bịt kín.
- Tăng khoảng cách an toàn ở các vùng giao nhau với mặt phẳng cho các đường dẫn quan trọng.
- Cải thiện khả năng kiểm soát độ sạch để giảm thiểu cặn ion.
Kết luận kỹ thuật cuối cùng
Khi một bo mạch in (PCB) được lưu trữ lâu ngày xuất hiện các đoạn mạch ngắn tại các lỗ dẫn hở, có vẻ như là lỗi ở lớp bên trong, và các đoạn mạch ngắn đó biến mất sau khi nung nóng, nguyên nhân gốc rễ gần như chắc chắn là do sự dẫn điện ion nhờ độ ẩm, chứ không phải là hiện tượng ngắn mạch đồng bên trong vĩnh viễn.
Tại RICH FULL JOY, chúng tôi xem đây là vấn đề nhạy cảm với môi trường bảo quản, được quản lý thông qua kiểm soát độ ẩm, vệ sinh và đóng gói — chứ không phải là lỗi sản xuất cấu trúc của bo mạch PCB.
