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更新时间 2022 12-13
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何谓“灯芯效应”?灯芯现象在PCB会造成什么品质问题?

“灯芯”是指蜡烛或古早油灯点燃时持续供油燃烧的蕊芯部分,它通常会以容易吸油的细丝状纤维或棉丝捻成束线来充当,因为不是融合,所以这时纤维与纤维之间会存在一些极小的空隙,将芯线一端浸泡于燃油液体内,液体就会因为“毛细管作用(capillary action”而沿着纤维间的缝隙移动行进,此作用就称之为“灯芯效应”。


PCB加工

蜡烛火灯油燃烧时烧的大部分都是经由灯芯输送上来的液态油,而不是灯芯,这也是灯芯可以持久燃烧的原因。


电路板上的“灯芯”指的是什么?灯芯现象又会造成什么品质问题?

电子制造业中的“灯芯效应”一般指PCB基板在机械钻孔制作PTH及via时,容易因为振动摩擦产生高热融化树脂与钻头高速旋转的撕扯力道而造成玻璃纤维纱束中纤维与纤维间绽开,在后续的电镀铜作业时,液态铜会沿着这些基板纤维间裂开的缝隙而发生浸透的现象,因为其渗铜现象就如同灯芯吸油的原理,故以此称之,其实说穿了这就是一种“毛细现象”的体现。


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PCB制程中Wicking的管控

这裡要先说明一下,电路板的基材中除了有玻璃纤维纱束外,还会添加大量的混合树脂及填充料来夯实填满基板的结构与强度,在正常的情况下玻纤的周围都会被这些树脂及填充料佔满,所以一般“灯芯”的问题不会太严重,而且灯芯的深度也不会太长。

但是“灯芯”现象在组装电路板(PCBA)上确实是个品质的不定时炸弹,因为在特定的条件下灯芯(渗铜)的长度可是会继续生长的,最后还可能引起电性上的短路,造成电子产品功能不良,或是漏电流大增等问题。所以,业界其实在很早就已经在IPC-A-600中提出要管控“灯芯”长度的允收标准。

Class 1,渗铜不可超过125μm (4.291 mil)

Class 2,渗铜不可超过100μm (3.937 mil)

Class 3,渗铜不可超过80μm (3.15 mil)

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电路基板上的“灯芯效应”一般指基板在机械钻孔时容易因为振动而造成玻璃纤维与纤维绽开,当电镀铜作业的时候,液态铜会沿着基板纤维间的缝隙而有浸透的问题,其现象如同灯芯的原理,故以此称之。


随着手机的流行更近一步推升科技的进步,现在电路板的线路及via设计也是越来越密集,迭层则越来越多,所以“灯芯”的问题也会越来越受到重视,而且也有越来越多的“CAF ,电路板内微短路现象”造成的不良案例被提出来讨论且要求改善。

所谓的CAF是在同时具有水气、偏压、通道、露铜的条件下结合灯芯现象所造成的一种“电子迁移”或称之为“铜迁移”,它一开始会造成相邻电路的间歇性微短路,让产品功能间歇性的时好时坏,虽然最终可能导致持续性的短路,但在这之前产品大概就已经就被客诉或抛弃了。

吸锡带也是一种灯芯效应或“毛细现象”的应用


PCB加工



吸锡带当我们需要修补电路板时,常会以人工作业的方式来进行除锡,一般会选择使用纯铜细线捻成的宽扁带状编织绳来接触或是直接放置于需要除锡的焊垫上方,然后用烙铁直接加热于吸锡带融化焊锡,让吸锡带上的温度比较高,就可以轻鬆地将多馀的焊锡吸附在吸锡带上,达到除锡整平的效果,而吸锡带的应用也是利用“灯芯效应”或“毛细作用”原理来达到吸锡的典型做法。



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