Micrografia di una normale sezione trasversale di PCB; non mostra un percorso CAF né dimostra un guasto CAF.
Valuta il rischio di filamento anodico conduttivo (CAF) quando un PCB presenta conduttori interni ravvicinati che saranno esposti sia all’umidità sia a una polarizzazione elettrica. La valutazione deve rappresentare la geometria effettiva dei conduttori, il sistema di materiali e la storia produttiva, non limitarsi a citare la designazione di un laminato resistente al CAF.
Non esiste una distanza o un profilo di prova universale che dimostri la sicurezza per ogni progetto. Un programma utile individua i percorsi polarizzati plausibili, come la costruzione potrebbe cambiare durante la produzione e l’assemblaggio e quali evidenze potrebbero distinguere un guasto interno da un problema superficiale.
Che cos’è il CAF e che cosa non è
Il CAF è un meccanismo di guasto elettrochimico interno. Un percorso comune si sviluppa lungo un’interfaccia vetro/epossidica quando sono presenti umidità assorbita e polarizzazione elettrica. Il percorso conduttivo risultante può ridurre la resistenza di isolamento tra i conduttori e infine provocare un cortocircuito.
Micrografia di una normale sezione trasversale di PCB; non mostra un percorso CAF né dimostra un guasto CAF.
Una lettura di bassa resistenza, da sola, non dimostra la presenza di CAF. Anche altri difetti interni possono causare un cortocircuito, mentre la migrazione elettrochimica superficiale segue un meccanismo diverso, sulla superficie o nell’assemblaggio. La diagnosi richiede quindi la storia elettrica, i dettagli della costruzione e un esame fisico, non una singola misurazione della resistenza.
La scelta del materiale è importante, ma è solo una parte della decisione. Per esempio, la scheda tecnica di Isola per il 370HR descrive quello specifico materiale come resistente al CAF. Questa affermazione non dimostra le prestazioni o la durata di servizio di uno stackup fabbricato specifico.
Per informazioni di contesto sulla selezione dei materiali e sulla documentazione, consulta le proprietà dei materiali FR-4, che cos’è il laminato rivestito di rame e la guida alla documentazione dello stackup.
Decidere quali percorsi dei conduttori valutare
Inizia dai conduttori che possono presentare una differenza di potenziale continua nell’ambiente previsto. Individua poi la minima separazione credibile nel prodotto fabbricato, incluse le tolleranze pertinenti, invece di basarti soltanto sulla distanza nominale del disegno di progetto.
| Geometria polarizzata | Domanda fisica | Evidenze da richiedere o esaminare |
|---|---|---|
| Foro-foro | In produzione, i fori metallizzati adiacenti potrebbero trovarsi più vicini di quanto suggerisca la distanza nominale? | Posizioni e tolleranze dei fori, stackup, storia pertinente di foratura e fabbricazione e un pattern di prova rappresentativo |
| Foro-piano | A quale distanza minima può trovarsi il foro metallizzato da un piano interno con la distanza effettivamente fabbricata? | Distanza dal piano e relativa tolleranza, posizione dello strato, dettagli del foro, polarità e geometria di prova rappresentativa |
| Altre coppie di conduttori interni | Esiste un percorso polarizzato credibile attraverso il dielettrico tra i conduttori? | Costruzione degli strati, separazione, sistema di materiali, polarizzazione effettiva e motivazione per cui il pattern selezionato rappresenta il prodotto |
| Conduttori superficiali | L’umidità o le condizioni di assemblaggio potrebbero favorire un percorso superficiale invece di uno interno? | Condizioni della superficie, storia dell’assemblaggio, osservazioni elettriche e, se opportuno, una valutazione separata della migrazione superficiale |
La distanza nominale più ridotta non è automaticamente l’unica geometria importante. Considera tensione e polarità applicabili, esposizione, quantità di prodotto rappresentata dal pattern e possibili effetti delle variazioni di fabbricazione sulla separazione.
Esempio ipotetico: foro-foro rispetto a foro-piano
Un progetto presenta fori metallizzati adiacenti su reti differenti e un foro metallizzato che passa vicino a un piano di alimentazione interno. La distanza foro-foro appare più ridotta nel disegno, quindi inizialmente il team prevede di provare solo quel pattern.
Durante la revisione, il team scopre che la distanza foro-piano ha una tolleranza di fabbricazione diversa e rimane polarizzata nello stato operativo previsto. L’ingegnere responsabile e il laboratorio decidono se rappresentare entrambi i pattern, sulla base delle separazioni credibili nel prodotto fabbricato e della polarità effettiva, non della sola distanza nominale.
Questo esempio non stabilisce una classifica tra le due geometrie. La decisione consiste nel documentare perché ciascun percorso viene incluso o escluso.
Che cosa può modificare il team prima del rilascio?
Inizia dai percorsi polarizzati con il minore margine di fabbricazione credibile. Una modifica è utile solo quando ne sono compresi gli effetti sull’intero progetto e sulla produzione.
| Decisione | Azione da considerare | Che cosa verificare prima di accettarla |
|---|---|---|
| Geometria | Spostare un foro polarizzato o regolare la distanza da un piano per aumentare la separazione dielettrica pertinente. | Ricontrollare il routing, i percorsi di ritorno della corrente, le altre distanze, le tolleranze e le distanze effettive foro-piano e foro-foro. |
| Materiale | Confrontare una costruzione specificata di laminato e prepreg con un candidato che disponga di evidenze documentate di prove CAF. | Confrontare veicolo di prova, geometria, storia produttiva e condizioni alla base delle evidenze. Verificare anche i requisiti elettrici, termici e di fornitura: il solo nome del materiale non qualifica la scheda. |
| Fabbricazione | Esaminare con il produttore del circuito la foratura, la preparazione delle pareti dei fori e i controlli di laminazione. Un danno o una separazione all’interfaccia vetro/resina può creare un potenziale percorso di migrazione. | Chiedere quali registrazioni o risultati d’ispezione sono disponibili per la costruzione proposta e come vengono comunicate le modifiche di processo o materiale. Non presumere che siano inclusi uno specifico processo o prova di fabbrica. |
| Ambiente del prodotto | Esaminare come le condizioni dell’involucro e le modalità operative influenzano l’esposizione all’umidità, la durata e la polarità della tensione. | Considerare sia l’uso normale sia le probabili escursioni. La protezione superficiale può ridurre alcune esposizioni, ma da sola non dimostra la resistenza a un percorso interno. |
L’azione scelta può modificare il piano di prova del coupon o di qualifica. Concorda con il responsabile del prodotto e il fabbricante quale costruzione verrà provata e come saranno valutate le sostituzioni successive. Anche l’esposizione termica durante l’assemblaggio può influire sulle condizioni dell’interfaccia; l’espansione termica dei PCB fornisce contesto senza trasformare un valore CTE del laminato in una previsione del CAF.
Scegliere il metodo in base al meccanismo sospetto
IPC-TM-650 2.6.25C, datato febbraio 2021, riguarda la migrazione interna. La sezione 1 avverte che il metodo non è stato progettato per l’uso sopra 100 V CC. Verifica la revisione attualmente applicabile e discuti con il laboratorio e il responsabile tecnico del prodotto qualsiasi uso previsto al di fuori del campo di applicazione del metodo.
IPC-TM-650 2.6.14.1, datato settembre 2000, riguarda specificamente la migrazione superficiale. Non è intercambiabile con il metodo per la migrazione interna. Un problema superficiale su una scheda assemblata può richiedere un’indagine diversa da quella di un percorso interno attraverso il laminato.
Il riferimento al metodo è un punto di partenza, non sostituisce un accordo specifico del progetto su esposizione, polarizzazione, osservazione e accettazione. Le evidenze di fabbricazione o assemblaggio, da sole, non qualificano il sistema completo per il suo ambiente di servizio.
Preparare una richiesta di prova pratica
Il team di prodotto dovrebbe indicare quali punti seguenti sono requisiti contrattuali e quali sono domande da risolvere con il laboratorio. Non lasciare che un profilo di prova non specificato o un criterio di accettazione vengano dedotti da una scheda tecnica del materiale.
Specificare nella richiesta o nel contratto:
- Ambito e finalità: il prodotto o la costruzione rappresentati, la decisione prevista e se il lavoro valuta un coupon, una scheda o un altro provino concordato.
- Costruzione e storia: materiali specifici di laminato e prepreg, stackup e storia produttiva pertinente, nonché la storia di assemblaggio o rifusione quando applicabile.
- Geometria: coppie di conduttori e posizioni degli strati, separazioni credibili più sfavorevoli, tolleranze di fabbricazione e motivazione dei pattern selezionati.
- Esposizione e condizioni elettriche: esposizione all’umidità specifica del progetto, polarizzazione applicata e polarità, compreso il modo in cui rappresentano l’uso effettivo.
- Controlli e osservazioni: provini di controllo concordati, intervalli di osservazione della resistenza e modalità di registrazione di un’interruzione o di un guasto.
- Piano di campionamento e accettazione: numerosità del campione, criterio di superamento e modo in cui il risultato sosterrà la decisione dichiarata. Concordare questi elementi prima della prova invece di adottare un criterio universale presunto.
- Risultati da fornire: identificazione dei provini, condizioni e storia, dati grezzi della resistenza nel tempo, guasti e relativo momento, risultati delle microsezioni o di altri esami.
- Revisione delle modifiche: modifiche a materiale, stackup, geometria, fabbricazione, assemblaggio o esposizione che richiedono una revisione della valutazione.
Chiedere al laboratorio e al responsabile tecnico del prodotto:
- Il pattern proposto rappresenta i percorsi credibili foro-foro e foro-piano, incluse le tolleranze?
- I controlli sono sufficienti per interpretare l’effetto della polarizzazione e dell’esposizione?
- Il metodo selezionato è applicabile alla polarizzazione prevista e quali limitazioni vanno riportate?
- Quale esame è praticabile dopo un calo di resistenza e che cosa si può o non si può concludere?
- Il piano di campionamento è adeguato alla decisione o soltanto comodo da eseguire?
Un pattern dedicato può rendere più facile interpretare la valutazione, ma la sua pertinenza va giustificata rispetto alla costruzione del prodotto. Consulta i coupon di prova per PCB per informazioni su come rappresentare un progetto in un provino di prova.
Analizzare un percorso a bassa resistenza
- Conserva le evidenze. Registra le reti coinvolte, la resistenza misurata, la polarizzazione e la polarità, l’esposizione, il tempo di osservazione e l’identità del provino. Conserva il tracciato della resistenza nel tempo invece di riportare soltanto la lettura finale.
- Controlla misurazione e storia. Verifica connessioni, controlli, interruzioni della prova, registrazioni di fabbricazione e storia di assemblaggio o rifusione prima di attribuire una causa.
- Individua il percorso probabile. Determina se le evidenze indicano una coppia di conduttori interni, un percorso superficiale o un altro difetto. Confronta la posizione con la geometria di prova prevista e con le variazioni credibili di fabbricazione.
- Pianifica l’esame fisico. Coordina con il laboratorio sezionamenti e altri esami affinché rappresentino il percorso sospetto e gli strati pertinenti. Registra sia le osservazioni positive sia i limiti dell’esame.
- Riporta la conclusione e la relativa incertezza. IPC-TM-650 2.6.25C osserva che la rilevazione forense tramite microsezione può essere difficile. La mancata osservazione di un filamento non dimostra quindi che il CAF non si sia verificato; allo stesso modo, un calo di resistenza da solo non lo dimostra.
- Rivedi progetto e valutazione. Se il percorso o la storia differiscono dal caso peggiore ipotizzato, riesamina geometria, controlli, registrazioni di materiali e processi e necessità di ulteriori prove specifiche del progetto.
Il risultato più utile è una decisione tracciabile: quale costruzione è stata valutata, quale meccanismo di guasto è supportato dalle evidenze e quali incertezze rimangono prima della prossima decisione di qualifica del team di prodotto.
Per una richiesta di preventivo o una discussione sul progetto con APTPCB, fornisci stackup, geometria pertinente di strati e fori, polarizzazione operativa e ambiente, nonché i requisiti di prova o documentazione. Conferma l’ambito di qualsiasi supporto proposto in materia di materiali, fabbricazione o prove per il progetto specifico.