何謂「燈芯效應(wicking)」?燈芯現象在PCB會造成什麼品質問題?

何謂「燈芯效應(wicking)」?燈芯現象在PCB會造成什麼品質問題?

「燈芯」是指蠟燭或古早油燈點燃時持續供油燃燒的蕊芯部分,它通常會以容易吸油的細絲狀纖維或棉絲捻成束線來充當,因為不是融合,所以這時纖維與纖維之間會存在一些極小的空隙,將芯線一端浸泡於燃油液體內,液體就會因為「毛細管作用(capillary action」而沿著纖維間的縫隙移動行進,此作用就稱之為「燈芯效應(wicking)」。

蠟燭火燈油燃燒時燒的大部分都是經由燈芯輸送上來的液態油,而不是燈芯,這也是燈芯可以持久燃燒的原因。

頂端圖片由Upali Senarath BandaraPixabay上發布







電路板上的「燈芯(wicking)」指的是什麼?燈芯現象又會造成什麼品質問題?

電子製造業中的「燈芯效應」一般指PCB基板在機械鑽孔製作PTHvia時,容易因為振動摩擦產生高熱融化樹脂與鑽頭高速旋轉的撕扯力道而造成玻璃纖維紗束中纖維與纖維間綻開,在後續的電鍍銅作業時,液態銅會沿著這些基板纖維間裂開的縫隙而發生浸透的現象,因為其滲銅現象就如同燈芯吸油的原理,故以此稱之,其實說穿了這就是一種「毛細現象」的體現。

 PCB制程中Wicking的管控

這裡要先說明一下,電路板的基材中除了有玻璃纖維紗束外,還會添加大量的混合樹脂(resin matrix)及填充料(fillers)來夯實填滿基板的結構與強度,在正常的情況下玻纖的周圍都會被這些樹脂及填充料佔滿,所以一般「燈芯(wicking)」的問題不會太嚴重,而且燈芯的深度也不會太長。

建議延伸閱讀:電路板PCB板材的結構與功用介紹

(對於大陸那些盜文網站,複製貼上本站文章後,居然還改成自己公司的名字,感到無恥!文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便,請見諒!)

但是「燈芯(wicking)」現象在組裝電路板(PCBA)上確實是個品質的不定時炸彈,因為在特定的條件下燈芯(滲銅)的長度可是會繼續生長的,最後還可能引起電性上的短路,造成電子產品功能不良,或是漏電流(leakage current)大增等問題。所以,業界其實在很早就已經在IPC-A-600中提出要管控「燈芯(wicking)」長度的允收標準。(個人認為IPC後續應該會繼續更新並加嚴這個標準,因為現在的標準有點太寬鬆且不符合往後科技的需求了。)

電路基板上的「燈芯效應」一般指基板在機械鑽孔時容易因為振動而造成玻璃纖維與纖維綻開,當電鍍銅作業的時候,液態銅會沿著基板纖維間的縫隙而有浸透的問題,其現象如同燈芯的原理,故以此稱之。

隨著手機的流行更近一步推升科技的進步,現在電路板的線路及via設計也是越來越密集,疊層則越來越多,所以「燈芯(wicking)」的問題也會越來越受到重視,而且也有越來越多的「CAF (Conductive Anodic Filament),電路板內微短路現象」造成的不良案例被提出來討論且要求改善。

所謂的CAF是在同時具有水氣(溶劑)、偏壓(形成氧化還原)、通道(毛細作用)、露銅(可以形成離子的元素)的條件下結合燈芯現象所造成的一種「電子遷移(electromigration)」或稱之為「銅遷移」,它一開始會造成相鄰電路的間歇性微短路,讓產品功能間歇性的時好時壞,雖然最終可能導致持續性的短路,但在這之前產品大概就已經就被客訴或拋棄了。

建議延伸閱讀:CAF(電路板微短路)形成的可能原因與改善對策

吸錫帶(solder wick)也是一種燈芯效應或「毛細現象」的應用

吸錫帶(solder wick)當我們需要修補電路板時,常會以人工作業的方式來進行除錫,一般會選擇使用純銅細線捻成的寬扁帶狀編織繩(吸錫帶,Solder Wick)來接觸或是直接放置於需要除錫的焊墊上方,然後用烙鐵直接加熱於吸錫帶融化焊錫,讓吸錫帶上的溫度比較高,就可以輕鬆地將多餘的焊錫吸附在吸錫帶上,達到除錫整平的效果,而吸錫帶的應用也是利用「燈芯效應」或「毛細作用」原理來達到吸錫的典型做法。

「燈芯效應」可以解釋人體自燃的神秘事件?

題外話,但卻是蠻讓人好奇的人體自燃事件原因~

初聞「人體自燃」事件時,著實讓人有點神秘學的感覺與匪夷所思,覺得這怎麼可能發生,可新聞及文獻上確實有些人體自燃的案例,但是隨著調查,漸漸地有人提出這些人體自燃的屍體幾乎都有太靠近火源且無法做出反應即時撲滅火苗的行為,比如喝醉酒、昏迷或是吃了安眠藥的人,他們身上的衣物或先被外界的火焰點燃,燃燒的衣物接觸皮膚,因而跟著燃燒起來,接著,皮下脂肪由於燃燒的高溫而融化並從傷口流出,然後開始浸潤衣服,衣服被液化脂肪浸濕後就成了蠟燭的燈芯,而體內的脂肪就像是蠟燭的本體臘,脂肪融化後源源不絕地提供燃燒的油料,於是人體就像蠟燭一樣慢慢地燃燒殆盡,直到所有可以燃燒的身體組織都被燒完為止。

人類的骨髓和脂肪一樣,都是可以燃燒的材質,但是連骨頭都可以燒成灰燼的溫度卻需要高達870℃以上,似乎又不合理了?後來又有人提出自燃者似乎都患有骨質疏鬆症,研究顯示骨質疏鬆者的人骨在火葬時也容易被燒盡,於是「燈芯效應」就成了目前最可以解釋人體自燃的成因。

只是,人體自燃似乎得有很多因素同時發生,要有外界的火源、可以當成燈芯的足夠衣物、著火者無法自行撲滅火源+骨質疏鬆症~老實說個人對這個解釋還是抱存懷疑的態度,除非那是個精心佈置的實驗,否則要依照這樣的燈芯效應完成人體自燃,有點玄啊!


延伸閱讀:
整理SMT回流焊接缺點、可能原因及可能對策
身為部門主管,你如何面對裁員、人力資遣的壓力?
奈米塗層(Nano-coating)可以防水嗎?還是只能防潮?
當問題來臨時?你選擇面對問題、抱怨、還是逃避問題?
能力差不多,為什麼升遷不是我?老闆觀察你的還有這件事

 
 
訪客留言內容(Comments)

No comments yet.


訪客留言注意事項:
1.首次留言通過審核後內容才會出現在版面上,請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言,與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言,請善加利用【搜尋框】尋找相關文章,找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章,自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容,工作熊不一定會瞭解你在說什麼,就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家,所以回答的內容或許會有不正確的地方,服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題,前先參考這篇文章【詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問,並且請提供足夠的資訊,這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看,但不會每則留言都回答,尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度,工作熊不是你的「細漢」,更沒有拿你的薪水,所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。  
7. 自2021年7月起Google將停止最新文章電子郵件通知,如果你想隨時接收部落格的最新文章可以參考這裡

您有話要說(Leave a comment)

(required)

(required)