تصویر میکروسکوپی یک مقطع معمولی PCB است؛ مسیر CAF یا وقوع خرابی CAF را نشان نمی‌دهد.
وقتی PCB دارای رساناهای داخلی نزدیک به هم است که هم‌زمان در معرض رطوبت و بایاس الکتریکی قرار می‌گیرند، ریسک رشته آندی رسانا (CAF) را ارزیابی کنید. ارزیابی باید هندسه واقعی رساناها، سامانه مواد و سابقه ساخت را بازتاب دهد، نه اینکه فقط به عنوان لمینیت مقاوم در برابر CAF استناد کند.
هیچ فاصله یا پروفایل آزمون جهان‌شمولی وجود ندارد که ایمنی همه طراحی‌ها را ثابت کند. یک برنامه مفید مشخص می‌کند کدام مسیرهای دارای بایاس محتمل‌اند، ساختار در تولید و مونتاژ چگونه ممکن است تغییر کند و چه شواهدی می‌تواند خرابی داخلی را از مشکل سطحی متمایز کند.
CAF چیست و چه چیزی نیست
CAF یک سازوکار خرابی الکتروشیمیایی داخلی است. یک مسیر رایج در امتداد فصل مشترک شیشه/اپوکسی و در حضور رطوبت جذب‌شده و بایاس الکتریکی شکل می‌گیرد. مسیر رسانای ایجادشده می‌تواند مقاومت عایقی میان رساناها را کاهش دهد و در نهایت اتصال کوتاه ایجاد کند.
تصویر میکروسکوپی یک مقطع معمولی PCB است؛ مسیر CAF یا وقوع خرابی CAF را نشان نمی‌دهد.
خوانش مقاومت پایین به‌تنهایی وجود CAF را ثابت نمی‌کند. عیوب داخلی دیگری نیز می‌توانند اتصال کوتاه ایجاد کنند و مهاجرت الکتروشیمیایی سطحی سازوکار متفاوتی در سطح یا مجموعه دارد. بنابراین تشخیص به سابقه الکتریکی، جزئیات ساخت و بررسی فیزیکی نیاز دارد، نه یک اندازه‌گیری مقاومت.
انتخاب مواد اهمیت دارد، اما تنها بخشی از تصمیم است. برای نمونه، دیتاشیت Isola برای 370HR این ماده مشخص را مقاوم در برابر CAF معرفی می‌کند. این ادعا عملکرد یا عمر کاری یک استکاپ ساخته‌شده مشخص را اثبات نمی‌کند.
برای آشنایی با انتخاب مواد و مستندسازی، ویژگی‌های مواد FR-4، لمینیت روکش‌شده با مس چیست و راهنمای مستندسازی استکاپ را ببینید.
مشخص کنید کدام مسیرهای رسانا باید ارزیابی شوند
با رساناهایی شروع کنید که در محیط موردنظر ممکن است اختلاف پتانسیل پایداری داشته باشند. سپس کمترین فاصله محتمل در محصول ساخته‌شده را با احتساب تلرانس‌های مرتبط تعیین کنید، نه اینکه فقط به فاصله اسمی در نقشه طراحی تکیه کنید.
| هندسه دارای بایاس | پرسش فیزیکی | شواهدی که باید درخواست یا بررسی شوند |
|---|---|---|
| سوراخ به سوراخ | آیا سوراخ‌های آبکاری‌شده مجاور ممکن است در تولید از فاصله اسمی نقشه به هم نزدیک‌تر شوند؟ | موقعیت و تلرانس سوراخ‌ها، استکاپ، سابقه مرتبط سوراخ‌کاری و ساخت، و الگوی آزمون نماینده |
| سوراخ به پلن | حداقل فاصله سوراخ آبکاری‌شده تا پلن داخلی در فاصله ساخته‌شده چقدر می‌تواند باشد؟ | فاصله پلن و تلرانس آن، موقعیت لایه، جزئیات سوراخ، قطبیت و هندسه آزمون نماینده |
| سایر جفت‌های رسانای داخلی | آیا مسیر دارای بایاس محتملی از میان دی‌الکتریک بین رساناها وجود دارد؟ | ساختار لایه‌ها، فاصله، سامانه مواد، بایاس واقعی و دلیل نماینده‌بودن الگوی انتخابی برای محصول |
| رساناهای سطحی | آیا رطوبت یا شرایط مونتاژ می‌تواند مسیری سطحی به‌جای مسیری داخلی ایجاد کند؟ | وضعیت سطح، سابقه مونتاژ، مشاهدات الکتریکی و در صورت لزوم ارزیابی جداگانه مهاجرت سطحی |
کمترین فاصله اسمی لزوماً تنها هندسه مهم نیست. ولتاژ و قطبیت مربوط، میزان مواجهه، مقدار محصولی که الگو نمایندگی می‌کند و تأثیر احتمالی تغییرات ساخت بر فاصله را در نظر بگیرید.
مثال فرضی: سوراخ به سوراخ در برابر سوراخ به پلن
در یک طراحی، سوراخ‌های آبکاری‌شده مجاور روی نت‌های متفاوت وجود دارند و یک سوراخ آبکاری‌شده نیز از نزدیکی پلن تغذیه داخلی عبور می‌کند. فاصله سوراخ به سوراخ در نقشه کمتر به نظر می‌رسد، بنابراین تیم ابتدا فقط آزمون همان الگو را برنامه‌ریزی می‌کند.
در جریان بازبینی، تیم متوجه می‌شود فاصله سوراخ تا پلن تلرانس ساخت متفاوتی دارد و در وضعیت کاری موردنظر همچنان بایاس می‌شود. مهندس مسئول و آزمایشگاه تصمیم می‌گیرند که آیا هر دو الگو باید نمایندگی شوند یا خیر؛ مبنا فاصله‌های محتمل در محصول ساخته‌شده و قطبیت واقعی است، نه فقط فاصله اسمی.
این مثال بین دو هندسه رتبه‌بندی نمی‌کند. تصمیم این است که دلیل گنجاندن یا کنارگذاشتن هر مسیر مستند شود.
تیم پیش از عرضه چه چیزهایی را می‌تواند تغییر دهد؟
از مسیرهای دارای بایاسی شروع کنید که کمترین حاشیه ساخت محتمل را دارند. تغییر تنها زمانی مفید است که اثر آن بر طراحی و ساخت کامل درک شده باشد.
| تصمیم | اقدام قابل بررسی | مواردی که پیش از پذیرش باید بررسی شوند |
|---|---|---|
| هندسه | جابه‌جایی یک سوراخ دارای بایاس یا تنظیم فاصله پلن برای افزایش جدایی دی‌الکتریکی مربوط. | مسیریابی، مسیرهای برگشت جریان، سایر فاصله‌ها، تلرانس‌ها و فاصله‌های واقعی سوراخ تا پلن و سوراخ تا سوراخ را دوباره بررسی کنید. |
| ماده | مقایسه ساختار مشخص لمینیت و پری‌پرگ با گزینه‌ای که شواهد مستند آزمون CAF دارد. | وسیله آزمون، هندسه، سابقه ساخت و شرایط پشتوانه شواهد را مقایسه کنید. الزامات الکتریکی، حرارتی و تأمین را نیز بررسی کنید؛ نام ماده به‌تنهایی برد را تأیید صلاحیت نمی‌کند. |
| ساخت | سوراخ‌کاری، آماده‌سازی دیواره سوراخ و کنترل‌های لمینیشن را با سازنده برد بررسی کنید. آسیب یا جدایش در فصل مشترک شیشه/رزین می‌تواند مسیر بالقوه مهاجرت ایجاد کند. | بپرسید چه سوابق یا نتایج بازرسی برای ساخت پیشنهادی موجود است و تغییر فرایند یا ماده چگونه اطلاع‌رسانی می‌شود. وجود فرایند یا آزمون خاصی در کارخانه را مفروض نگیرید. |
| محیط محصول | بررسی کنید شرایط محفظه و حالت‌های کاری چگونه بر مواجهه با رطوبت و مدت و قطبیت بایاس اثر می‌گذارند. | استفاده عادی و شرایط انحرافی محتمل را در نظر بگیرید. حفاظت سطحی ممکن است برخی مواجهه‌ها را کاهش دهد، اما به‌تنهایی مقاومت در برابر مسیر داخلی را ثابت نمی‌کند. |
اقدام انتخاب‌شده ممکن است برنامه آزمون کوپن یا صلاحیت‌سنجی را تغییر دهد. با مهندس محصول و سازنده توافق کنید کدام ساختار آزمون می‌شود و جایگزین‌های بعدی چگونه ارزیابی خواهند شد. مواجهه حرارتی هنگام مونتاژ نیز می‌تواند بر وضعیت فصل مشترک اثر بگذارد؛ انبساط حرارتی PCB زمینه لازم را فراهم می‌کند، بدون آنکه مقدار CTE لمینیت به پیش‌بینی CAF تبدیل شود.
روش را متناسب با سازوکار مشکوک انتخاب کنید
IPC-TM-650 2.6.25C، مورخ فوریه 2021، مهاجرت داخلی را پوشش می‌دهد. بخش 1 هشدار می‌دهد که این روش برای استفاده بالاتر از 100 V DC طراحی نشده است. نسخه جاری را تأیید کنید و هر استفاده خارج از دامنه روش را با آزمایشگاه و مهندس محصول مسئول بررسی کنید.
IPC-TM-650 2.6.14.1، مورخ سپتامبر 2000، مشخصاً به مهاجرت سطحی مربوط است. این روش جایگزین روش مهاجرت داخلی نیست. مشکل سطحی در برد مونتاژشده ممکن است به بررسی متفاوتی از مسیر داخلی درون لمینیت نیاز داشته باشد.
ارجاع به روش، نقطه شروع است و جای توافق مختص پروژه درباره مواجهه، بایاس، مشاهده و پذیرش را نمی‌گیرد. شواهد ساخت یا مونتاژ نیز به‌تنهایی کل سامانه را برای محیط کاری آن تأیید صلاحیت نمی‌کند.
یک درخواست آزمون عملی آماده کنید
تیم محصول باید مشخص کند کدام موارد زیر الزام قراردادی‌اند و کدام پرسش‌هایی هستند که آزمایشگاه باید پاسخ دهد. پروفایل آزمون نامشخص یا معیار قبولی را برای استنباط از دیتاشیت ماده رها نکنید.
در درخواست یا قرارداد مشخص کنید:
- دامنه و هدف: محصول یا ساختار موردنمایندگی، تصمیم موردنظر و اینکه آزمون روی کوپن، برد یا نمونه دیگری که توافق شده انجام می‌شود.
- ساختار و سابقه: مواد نام‌برده‌شده لمینیت و پری‌پرگ، استکاپ و سابقه ساخت مرتبط، و در صورت کاربرد سابقه مونتاژ یا ریفلو.
- هندسه: جفت‌های رسانا و موقعیت لایه‌ها، کمترین فاصله‌های محتمل، تلرانس‌های ساخت و منطق انتخاب الگوها.
- مواجهه و شرایط الکتریکی: مواجهه رطوبتی مختص پروژه، بایاس اعمال‌شده و قطبیت، از جمله اینکه چگونه نماینده استفاده واقعی هستند.
- کنترل‌ها و مشاهدات: نمونه‌های کنترل موردتوافق، فاصله زمانی ثبت مقاومت و روش ثبت وقفه یا خرابی.
- طرح نمونه‌برداری و پذیرش: تعداد نمونه، معیار قبولی و اینکه نتیجه چگونه تصمیم اعلام‌شده را پشتیبانی می‌کند. این موارد را پیش از آزمون توافق کنید، نه اینکه معیاری جهان‌شمول را مفروض بگیرید.
- خروجی‌های گزارش: شناسه نمونه، شرایط و سابقه، داده خام مقاومت در طول زمان، خرابی‌ها و زمان وقوعشان، و نتایج مقطع‌نگاری یا سایر بررسی‌ها.
- بازبینی تغییرات: تغییرات ماده، استکاپ، هندسه، ساخت، مونتاژ یا مواجهه که نیازمند بازبینی ارزیابی هستند.
از آزمایشگاه و مهندس محصول مسئول بپرسید:
- آیا الگوی پیشنهادی مسیرهای محتمل سوراخ به سوراخ و سوراخ به پلن را با احتساب تلرانس‌ها نمایندگی می‌کند؟
- آیا کنترل‌ها برای تفسیر اثر بایاس و مواجهه کافی‌اند؟
- آیا روش انتخابی برای بایاس موردنظر کاربرد دارد و چه محدودیت‌هایی باید گزارش شوند؟
- پس از افت مقاومت چه بررسی‌ای عملی است و چه نتیجه‌ای را می‌توان یا نمی‌توان از آن گرفت؟
- آیا طرح نمونه‌برداری برای تصمیم کافی است، نه صرفاً اجرای آن آسان؟
الگوی اختصاصی می‌تواند تفسیر ارزیابی را آسان‌تر کند، اما ارتباط آن با ساختار محصول باید توجیه شود. برای آشنایی با نمایش طراحی در نمونه آزمون، کوپن‌های آزمون PCB را ببینید.
یک مسیر کم‌مقاومت را بررسی کنید
- شواهد را حفظ کنید. نت‌های درگیر، مقاومت اندازه‌گیری‌شده، بایاس و قطبیت، مواجهه، زمان مشاهده و شناسه نمونه را ثبت کنید. نمودار مقاومت در طول زمان را نگه دارید و فقط مقدار نهایی را گزارش نکنید.
- اندازه‌گیری و سابقه را بررسی کنید. پیش از نسبت‌دادن علت، اتصالات، کنترل‌ها، وقفه‌های آزمون، سوابق ساخت و سابقه مونتاژ یا ریفلو را بازبینی کنید.
- مسیر محتمل را مکان‌یابی کنید. مشخص کنید شواهد به جفت رسانای داخلی، مسیر سطحی یا عیب دیگری اشاره دارند. محل را با هندسه آزمون موردنظر و تغییرات محتمل ساخت مقایسه کنید.
- بررسی فیزیکی را برنامه‌ریزی کنید. برش‌زنی و سایر بررسی‌ها را با آزمایشگاه هماهنگ کنید تا مسیر مشکوک و لایه‌های مربوط پوشش داده شوند. هم مشاهدات مثبت و هم محدودیت‌های بررسی را ثبت کنید.
- نتیجه را همراه با عدم قطعیت گزارش کنید. IPC-TM-650 2.6.25C اشاره می‌کند که تشخیص CAF در مقطع‌نگاری فنی می‌تواند دشوار باشد. بنابراین مشاهده‌نشدن رشته، دلیل قطعی بر رخ‌ندادن CAF نیست؛ همان‌طور که افت مقاومت به‌تنهایی آن را ثابت نمی‌کند.
- طراحی و ارزیابی را بازبینی کنید. اگر مسیر یا سابقه با بدترین حالت فرض‌شده تفاوت دارد، هندسه، کنترل‌ها، سوابق مواد و فرایند و نیاز به آزمون‌های بیشتر مختص پروژه را دوباره بررسی کنید.
مفیدترین نتیجه، تصمیمی قابل‌ردیابی است: چه ساختاری ارزیابی شد، شواهد از کدام سازوکار خرابی پشتیبانی می‌کنند و پیش از تصمیم بعدی تیم محصول درباره صلاحیت‌سنجی چه عدم‌قطعیت‌هایی باقی مانده‌اند.
برای درخواست قیمت یا گفت‌وگوی پروژه با APTPCB، استکاپ، هندسه مرتبط لایه‌ها و سوراخ‌ها، بایاس کاری و محیط و هرگونه الزام آزمون یا مستندسازی را ارائه کنید. دامنه هرگونه پشتیبانی پیشنهادی مواد، ساخت یا آزمون را برای پروژه مشخص تأیید کنید.