PCB/PCBA绝缘失效失效机理绝缘电阻是表征PCB绝缘性能的一个简单而且容易测量的指标,绝缘失效是指绝缘电阻减小。一般,影响绝缘电阻的因素有温度、湿度、电场强度以及样品处理等。绝缘失效通常可能发生在PCB表面或者内部,前者多见于电化学迁移(ECM)或化学腐蚀,后者则多见于导电阳极丝(CAF)。1、电化学迁移(ECM)电化学迁移是在直流电压的影响下发生的离子运动。在潮湿条件下,金属离子会在阳极形成,并向阴极迁移(见图6.1),形成枝晶。当枝晶连接两种导体时,便造成了短路,而且枝晶会因电流骤增而发生熔断。1、电化学迁移(ECM)电化学迁移是在直流电压的影响下发生的离子运动。在潮湿条件下,金属离子会在阳极形成,并向阴极迁移(见图6.1),形成枝晶。当枝晶连接两种导体时,便造成了短路,而且枝晶会因电流骤增而发生熔断。2、导电阳极丝(CAF)目前公认的CAF成因是铜离子的电化学迁移随着铜盐的沉积。在高温高湿条件下,PCB内部的树脂和玻纤之间的附力劣化,促成玻纤表面的硅烷偶联剂产生水解,树脂和玻纤分离并形成可供离子迁移的通道。评估一家PCB板厂是否符合产品的要求,除了成本考量、工艺技术评估之外,有更为重要的PCB基板电气性能评估。江苏电阻测试发展
电化学迁移(ECM)IPC-TM-650方法用来评估表面电化学迁移的倾向性。助焊剂会涂敷在下图1所示的标准测试板上。标准测试板是交错梳状设计,并模拟微电子学**小电气间隙要求。然后按照助焊剂不同类型的要求进行加热。为了能通过测试,高活性的助焊剂在测试前需要被清洗掉。清洗不要在密闭的空间进行。随后带有助焊剂残留的样板放置在潮湿的箱体内,以促进梳状线路之间枝晶的生长。分别测试实验开始和结束时的不同模块线路的绝缘电阻值。第二次和***次测量值衰减低于10倍时,测试结果视为通过。也就是说,通常测试阻值为10XΩ,X值必须保持不变。这个方法概括了几种不同的助焊剂和工艺测试条件。J-STD-004B要求使用65°C,相对湿度为88.5%的箱体,并且按照方法来制备测试样板。表面绝缘电阻要稳定96小时以后进行测试。然后施加低电压进行500小时的测试。测试结束时,在相同的电压下再次测试表面绝缘电阻。除了满足绝缘电阻值少于10倍的衰减之外,还需要观察样板是否有晶枝生长和腐蚀现象。这个测试结果可以定义助焊剂等级是L、M还是H。江苏电阻测试发展维柯多通道导通电阻实时监控测试系统 GWLR256与冷热冲击试验箱配合使用,用于产品导通(低 阻)性能验证。
助焊剂等级分类所有的测试完成后,编辑L、M和H的测试数据,所有测试数据的比较高值决定助焊剂的等级。例如,一款助焊剂的活性等级要定为L,就需要五项测试中每个结果都是L_才可以。每个测试从不同的角度来量化电迁移的倾向性。ECM和SIR测试**接近组装产品在使用寿命时间里**容易产生电化学迁移的情况。它们都是在更高的温湿度下进行加速测试,并且发展成为表明可靠性的一种标准。当前SIR测试方法擅长用标准化的方式测试电化学迁移的倾向性。这种测试更接近真实失效机理。由于监测频率的关系,这种测试能够捕捉到绝缘电阻的波动。这种波动可能表示枝晶形成然后又溶解了。这就可以不依赖于灾难性故障来指示潜在的问题。
确认适当的偏置电压已经被加载在样品上进行周期性测试。为了比较不同内层材料和制程的耐CAF性能,使用100V直流偏压的标准CAF测试条件。为了确认测试结果与实际寿命之间的关系,第二个偏置电压条件需要选择给定的最高工作电压的两倍。当一个较小的偏置电压不能有效地区别更多不同的耐CAF材料和制程时,更高的偏置电压由于会线性地影响失效时间,应该被避免采用。这是因为过高的偏置电压会抵消掉相对湿度的影响,而相对湿度由于局部加热的原因是非常重要的失效机制部分。精度高:优于同业产品。
剖面结构观察通过SEM观察失效电阻镶样的横截面,如图4所示。由图4可发现:电阻一端外电极有一个明显的腐蚀凹坑,这是由电化学反中阳极溶解所产生的,腐蚀形态主要为点蚀。根据文献[5]报道,在电解液中存在Cl-的电化学过程中,阳极表面的钝化膜易溶解于含Cl-的溶液中,或Cl-直接渗透阳极表面的钝化膜,造成钝化膜开裂或形成微孔诱发局部腐蚀,**终形成点蚀坑的腐蚀形貌。电化学迁移失效复现根据失效分析,得出离子、潮气及电场为失效的敏感因子,故设计故障复现试验。将样品分为两组,1000h潮热加电实验。与其它方法比较,SIR的优点是除了可侦测局部的污染之外,还可以测量离子与非离子污染物对PCB可靠性的影响。浙江直销电阻测试发展
测试速度快:20ms/所有通道。江苏电阻测试发展
SIR测试模型允许将此测试组件安装在温度为40°C和相对湿度为90%的箱体中,如IPC TM-650所述。有一个轻微的偏差,因为板没有固定,并有不同的方向相对于气流确保在测试期间SIR测试模块上没有明显的冷凝现象。根据IPC标准,通过测试的模块,在整个测试过程中,其电阻都高于108Ω。测试结果将根据这个限定值判定为通过或失败。相关研究的目的是描述不同回流曲线对助焊剂残留物的影响。在以前的工作中,据说曾经观察到与回流工艺产出的组件相比,使用电烙铁加热和更快冷却速度的返工工位完成的组件显示出更高的离子残留物水平。江苏电阻测试发展
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