塵土中可溶性鹽對(duì)電路板絕緣失效的影響

周怡琳　蘭福東

(北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院　北京　100876)

塵土中可溶性鹽對(duì)電路板絕緣失效的影響

周怡琳蘭福東

(北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京100876)

摘要隨著電子設(shè)備的小型化，印制電路板的導(dǎo)線間距變小，使得導(dǎo)線間電化學(xué)遷移失效問(wèn)題更加突出。同時(shí)，大氣污染嚴(yán)重，塵土顆粒沉積吸附在電路板上，其中的可溶性鹽會(huì)改變電路板表面吸附水膜的離子濃度，從而改變線間絕緣失效機(jī)理和失效時(shí)間。使用浸銀Y形電路板，采用不同濃度氯化鈉溶液和塵土溶液水滴實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)研究電路板表面存在可溶性鹽溶液的情況下導(dǎo)線間絕緣失效特征與失效時(shí)間的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)隨著溶液離子濃度的升高，電路板絕緣失效機(jī)理由電化學(xué)遷移轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子性導(dǎo)電，失效時(shí)間呈現(xiàn)先減小后增大再陡降的趨勢(shì)。存在促進(jìn)陽(yáng)極金屬快速形成電化學(xué)遷移的可溶性鹽溶液濃度Ca、由電路板陽(yáng)極金屬離子遷移形成晶枝導(dǎo)電向離子導(dǎo)電為主導(dǎo)轉(zhuǎn)換的鹽溶液濃度Cb及直至完全抑制電化學(xué)遷移的鹽濃度Cc。

關(guān)鍵詞：絕緣失效塵土污染電化學(xué)遷移離子溶度水滴實(shí)驗(yàn)

0引言

隨著科技的發(fā)展，電子器件的集成密度不斷提高，器件內(nèi)部尺寸和間距變得越來(lái)越小，根據(jù)IPC-2221A標(biāo)準(zhǔn)[1]，PCB外層無(wú)涂層導(dǎo)體的最小間距可達(dá)0.1 mm，間距越小，相鄰線路就越容易受到溫度、濕度、電場(chǎng)等因素的作用[2]，從而發(fā)生電化學(xué)遷移導(dǎo)致的線間絕緣失效故障。

電化學(xué)遷移(Electrochemical Migration，ECM)最早是由美國(guó) Bell 實(shí)驗(yàn)室的G.T.Kohman等[3]率先在電話(huà)交換機(jī)的鍍銀端子上發(fā)現(xiàn)的，認(rèn)為是由直流偏壓在較高的環(huán)境濕度下經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，陽(yáng)極金屬失去電子形成離子，通過(guò)水膜遷移到陰極，并在陰極得電子還原形成枝狀沉積物而造成線間短路的現(xiàn)象。后來(lái)G.Digiacomo[4]總結(jié)了電化學(xué)遷移的準(zhǔn)備時(shí)間與溫度、相對(duì)濕度及電場(chǎng)強(qiáng)度等因素的關(guān)系模型。除此之外，外來(lái)污染物也會(huì)對(duì)電化學(xué)遷移產(chǎn)生影響。文獻(xiàn)[5，6]分別介紹了當(dāng)電路板表面殘留有某種免清洗助焊劑和自然塵土?xí)r對(duì)電化學(xué)遷移失效時(shí)間的影響，表明電路板表面只有殘留助焊劑時(shí)，會(huì)抑制電化學(xué)遷移的發(fā)生；當(dāng)電路板表面有塵土?xí)r會(huì)促進(jìn)電化學(xué)遷移的發(fā)生，但文中并沒(méi)有對(duì)造成該種影響的機(jī)理做過(guò)多說(shuō)明。文獻(xiàn)[7]使用不同濃度的NaCl溶液進(jìn)行水滴實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電化學(xué)遷移的發(fā)生概率會(huì)在某個(gè)中等濃度處達(dá)到最大，而當(dāng)溶液濃度過(guò)大時(shí)卻不會(huì)發(fā)生電化學(xué)遷移現(xiàn)象。文獻(xiàn)[8]分別使用重量百分比為0.001%的NaCl溶液和Na2SO4溶液在純錫上進(jìn)行水滴實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)使用NaCl溶液的失效時(shí)間比Na2SO4溶液的長(zhǎng)，原因是使用NaCl溶液使純錫表面形成的鈍化膜(SnO2)比使用Na2SO4溶液時(shí)的鈍化膜(SnO)更穩(wěn)定。文獻(xiàn)[9]經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)浸銀電路板的銀不能很好地覆蓋基底金屬銅時(shí)，發(fā)生遷移的是銅離子。文獻(xiàn)[10]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，水滴實(shí)驗(yàn)存在一個(gè)臨界短路失效電壓，當(dāng)施加低于這個(gè)電壓時(shí)，電化學(xué)遷移就不會(huì)造成短路失效現(xiàn)象，而是不導(dǎo)電的絮狀沉淀。

我國(guó)塵土污染嚴(yán)重，空氣中的細(xì)微塵土顆粒很容易進(jìn)入電子設(shè)備內(nèi)部，并附著在電路板和連接器的表面而導(dǎo)致電接觸故障[11-13]，一個(gè)電連接器的故障會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。塵土成分復(fù)雜，文獻(xiàn)[14]通過(guò)對(duì)北京室內(nèi)塵土成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，塵土中無(wú)機(jī)物約占?jí)m土重量的70%，約有4%的無(wú)機(jī)物為可溶性鹽類(lèi)。而塵土中的可溶性鹽溶于高密度電路板表面凝結(jié)的水膜后，改變離子濃度，必然改變電路板相鄰電極之間的絕緣性能，造成通信系統(tǒng)電路板失效[15，16]，其失效機(jī)理和影響程度需要深入研究。

本文主要通過(guò)NaCl溶液對(duì)電路板相鄰電極之間的絕緣失效時(shí)間規(guī)律進(jìn)行研究，探討鹽離子濃度對(duì)電化學(xué)遷移失效機(jī)理和離子導(dǎo)電機(jī)理的影響，并采用自然沉積塵土的溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，找出關(guān)鍵性鹽溶液濃度。

1研究方法

針對(duì)塵土成分對(duì)電化學(xué)遷移的作用，主要采取兩種研究方法，即不同濃度的NaCl溶液水滴實(shí)驗(yàn)和自然沉積塵土水溶液的水滴實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比說(shuō)明塵土可溶性成分對(duì)電路板絕緣失效的影響機(jī)理。

1.1實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)樣品參照IPC-TM-650 2.6.13《樹(shù)枝狀金屬易感性評(píng)價(jià)》設(shè)計(jì)的Y形電路板[17]，導(dǎo)線間距為0.64 mm，如圖1所示。樣品表層金屬為0.15 μm浸銀層，基底金屬為銅。

圖1　水滴實(shí)驗(yàn)Y形電路板樣品Fig.1　The sample of Y pattern PCB for WD tests

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備

水滴實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。Y形電路板平行導(dǎo)線的兩極施加直流偏壓，實(shí)驗(yàn)時(shí)將水滴滴在Y形的平行導(dǎo)線之間，并保證水滴橫跨兩個(gè)導(dǎo)線。使用皮安計(jì)(Model 6487)每隔1 s測(cè)量一次樣品平行導(dǎo)線之間的表面絕緣電阻。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，樣品都放在光學(xué)顯微鏡下以便于實(shí)時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

圖2　水滴實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖Fig.2　Block diagram of experimental system for WD tests

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1NaCl溶液對(duì)絕緣失效影響的實(shí)驗(yàn)方法

選取NaCl作為塵土中可溶部分的代表，并使用電阻率為18.2 MΩ·m的去離子水配制成的NaCl溶液，來(lái)模擬電路板吸水后在其表面形成的可溶性鹽溶液環(huán)境。實(shí)驗(yàn)均采用3 V的直流偏置電壓來(lái)研究不同濃度NaCl溶液下的電路板線間絕緣失效特征和失效時(shí)間的變化規(guī)律。

1.3.2自然塵土對(duì)絕緣失效影響的實(shí)驗(yàn)方法

為了和NaCl溶液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，將不同重量的自然沉積塵土(北京西北部地區(qū)辦公室內(nèi)距離地面1 m以上的地方收集而來(lái))溶解于去離子水中，使溶解后的溶液濃度與NaCl溶液的重量百分比濃度相當(dāng)，并取上層清液進(jìn)行水滴實(shí)驗(yàn)。自然塵土溶液濃度和NaCl溶液濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1　自然塵土溶液濃度和NaCl溶液濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

注：C1為NaCl溶液的摩爾濃度，C2為NaCl溶液的重量百分比濃度，C3為塵土溶液的重量百分比濃度，三者之間的關(guān)系為：C2=C1×(58.5×10-3g/mmol)×(10-3L/g)×100%=C3×4%

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于每次實(shí)驗(yàn)，均選取表面絕緣電阻首次降到50 kΩ時(shí)作為失效時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果主要有以下幾部分。

2.1NaCl溶液對(duì)表面絕緣失效的影響

對(duì)0.64 mm間距的Y形電路板樣品分別使用不同濃度的NaCl溶液進(jìn)行水滴實(shí)驗(yàn)，每種濃度條件的實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，將3次數(shù)據(jù)進(jìn)行二參數(shù)威布爾擬合[18，19]，置信區(qū)間為98%，得到每種條件下的特征失效時(shí)間，如圖3所示。

圖3　失效時(shí)間隨溶液濃度變化曲線Fig.3　Curves of TTF vs.the concentration of solutions

從圖3中可看出，隨著溶液濃度的升高，絕緣失效時(shí)間呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，即存在一個(gè)臨界的濃度Ca≈0.3 mmol/L，使得絕緣失效時(shí)間最短，約30 s。從圖4a～圖4k水滴實(shí)驗(yàn)形貌來(lái)看，在NaCl溶液濃度從0 mmol/L增加到4 mmol/L的過(guò)程中，發(fā)生了明顯的電化學(xué)遷移現(xiàn)象。水電解為H+和OH-后，H+運(yùn)動(dòng)到陰極得電子形成H2氣泡，陽(yáng)極的金屬Ag和Cu在弱堿性環(huán)境中形成陽(yáng)離子，在水滴中向陰極運(yùn)動(dòng)，得電子形成從陰極向陽(yáng)極生長(zhǎng)的晶枝。NaCl溶液濃度達(dá)到0.3 mmol/L時(shí)，晶枝生長(zhǎng)細(xì)且數(shù)量多，表明電化學(xué)遷移發(fā)生的速度最快。當(dāng)NaCl溶液濃度繼續(xù)增加，晶枝生長(zhǎng)變少變粗，絕緣電阻失效時(shí)間延長(zhǎng)到140 s以上。而NaCl溶液濃度達(dá)到2 mmol/L時(shí)，滴加水滴后在1 s內(nèi)絕緣電阻就會(huì)失效，但此時(shí)仍有晶枝產(chǎn)生，如圖4g所示。NaCl溶液濃度繼續(xù)增加到4 mmol/L時(shí)，絕緣電阻也幾乎是瞬間失效，遷移晶枝逐漸增粗、數(shù)量逐漸減少，說(shuō)明電化學(xué)遷移速度逐漸降低。而當(dāng)NaCl溶液濃度達(dá)到5 mmol/L以上時(shí)，就完全沒(méi)有電化學(xué)遷移的晶枝形成了，但絕緣電阻仍是瞬間失效，如圖4j所示。

圖4　不同NaCl溶液濃度下的枝狀電化學(xué)遷移產(chǎn)物的特征Fig.4　Dendrites of ECM formed in different concentration of NaCl solution

2.2自然塵土溶液對(duì)表面絕緣失效的影響

從圖3可知，隨著塵土溶液濃度的升高，絕緣失效時(shí)間也呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，同樣存在一個(gè)臨界的濃度C′a≈0.043 9wt%，使得絕緣失效時(shí)間最短，約80 s。圖5為塵土溶液水滴實(shí)驗(yàn)中的晶枝照片，塵土重量百分?jǐn)?shù)為0.043 9 wt%(相當(dāng)于0.3 mmol/L的NaCl溶液)時(shí)，晶枝最細(xì)，說(shuō)明晶枝生長(zhǎng)速度較快，絕緣失效時(shí)間較短。而當(dāng)塵土溶液濃度為0.146 3 wt%(相當(dāng)于1 mmol/L的NaCl溶液)時(shí)，三次實(shí)驗(yàn)只有一次有晶枝出現(xiàn)，且晶枝較粗，如圖5f所示，說(shuō)明晶枝生長(zhǎng)較慢，絕緣失效時(shí)間變長(zhǎng)為150 s以上。其余兩次均無(wú)晶枝出現(xiàn)，且表面絕緣電阻穩(wěn)定在70～100 kΩ之間。當(dāng)塵土溶液濃度增加到0.292 6 wt%(相當(dāng)于2 mmol/L的NaCl溶液)時(shí)，滴上溶液后絕緣電阻就會(huì)立即失效，此時(shí)仍有晶枝產(chǎn)生，而當(dāng)溶液濃度增加到0.438 9 wt%(相當(dāng)于3 mmol/L的NaCl溶液)時(shí)，就已經(jīng)沒(méi)有晶枝產(chǎn)生了。這一過(guò)程和滴加NaCl溶液的水滴實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有類(lèi)似的規(guī)律。

圖5　不同塵土溶液濃度下的電化學(xué)遷移枝狀產(chǎn)物的特征Fig.5　Dendrites morphology in different concentration of dust solution

對(duì)比不同濃度的NaCl溶液和塵土溶液的水滴實(shí)驗(yàn)結(jié)果，存在3個(gè)關(guān)鍵的溶液濃度：一是使電化學(xué)遷移失效最快的溶液濃度Ca，二是絕緣電阻1 s內(nèi)失效的溶液濃度Cb，三是沒(méi)有電化學(xué)遷移晶枝形成的濃度Cc，如表2所示。

表2　關(guān)鍵鹽溶液濃度

3討論

針對(duì)不同濃度的鹽溶液和塵土溶液對(duì)于電路板線間絕緣失效的時(shí)間和現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析討論各階段的失效機(jī)理和特征濃度。

3.1電路板線間絕緣失效機(jī)理

電路板相鄰線路之間由于水分吸附和電位差的存在會(huì)導(dǎo)致兩種主要的絕緣失效機(jī)理：一是電化學(xué)遷移失效，二是離子導(dǎo)電失效。電化學(xué)遷移失效是電路板在一定的濕度、溫度和電場(chǎng)作用下，陽(yáng)極金屬被電離，金屬陽(yáng)離子在電路板表面凝結(jié)的水膜中受到陰極吸引而運(yùn)動(dòng)到陰極得電子還原成金屬原子，以枝狀形態(tài)沉積在兩極之間導(dǎo)電而造成絕緣失效。濕度大、溫度高、電場(chǎng)強(qiáng)度大都會(huì)加劇電化學(xué)遷移，造成絕緣失效加速。而如果水膜中存在少量可溶性鹽的離子，會(huì)加速電化學(xué)遷移失效。但可溶性鹽離子濃度增大，本身就會(huì)在兩電極之間形成離子性導(dǎo)電通路，造成絕緣失效。因此，當(dāng)電路板表面存在含有可溶性鹽的塵土?xí)r，濃度低時(shí)促進(jìn)電化學(xué)遷移形成，而隨濃度升高，電化學(xué)遷移在減弱，離子導(dǎo)電在增強(qiáng)，直至完全轉(zhuǎn)為離子導(dǎo)電，降低電位差而徹底抑制了電化學(xué)遷移。因此表現(xiàn)出圖3所表現(xiàn)出的絕緣失效時(shí)間隨離子濃度先減小后增加，再驟減的規(guī)律。

3.2不同絕緣失效機(jī)理對(duì)應(yīng)的鹽溶液關(guān)鍵濃度

從表2中可看出，主要有3個(gè)關(guān)鍵的鹽溶液濃度。為便于分析，選取NaCl溶液濃度進(jìn)行理論估算。

1)電化學(xué)遷移失效最快的溶液濃度Ca

當(dāng)濃度小于Ca時(shí)，由于溶液中有導(dǎo)電離子存在，但含量少，不足以破壞線間絕緣性能，反而會(huì)加速陽(yáng)極金屬離子的電解，從而促進(jìn)電化學(xué)遷移的發(fā)生，這種促進(jìn)作用在溶液濃度達(dá)到Ca時(shí)到達(dá)頂峰。對(duì)于圖3中NaCl溶液，曲線左半部分實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的擬合曲線y=188.4 e-5.553x，右半部分實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的擬合曲線y=22.313 e-1.950 7x，兩者交點(diǎn)處的離子濃度Ca為0.3 mmol/L左右。

2)絕緣電阻1 s內(nèi)失效的溶液濃度Cb

當(dāng)溶液濃度超過(guò)Ca后，離子溶液的宏觀導(dǎo)電性就不可忽略了，它會(huì)使樣品的表面絕緣電阻降低而導(dǎo)致樣品兩極之間的電壓降低，這樣降低了電化學(xué)遷移的形成速度。當(dāng)濃度繼續(xù)增加到Cb時(shí)，電化學(xué)遷移雖然仍在發(fā)生，但會(huì)變慢，而較高的離子濃度使得線間絕緣電阻瞬間失效(小于1 s)，這時(shí)的NaCl鹽溶液濃度Cb約為2 mmol/L。

3)沒(méi)有電化學(xué)遷移晶枝形成的濃度Cc

當(dāng)NaCl溶液濃度達(dá)到Cc時(shí)，離子導(dǎo)電使得線間絕緣電阻降低完全抑制了電化學(xué)遷移的方式。起主導(dǎo)作用的主要是Na+和Cl-，假設(shè)不考慮離子間的相互作用，強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的電流強(qiáng)度可表示為[20]

(1)

式中，Ci為第i種離子的濃度，mol/L；|Zi|為離子所帶的單位電荷量的絕對(duì)值；vi為離子的運(yùn)動(dòng)速度，m/s；NA為阿伏伽德羅常數(shù)，mol-1；e為單位電荷量，C；S為電解質(zhì)溶液的有效截面積，m2。

因此，濃度為Cc的NaCl溶液的電流強(qiáng)度為

=1 000NAeSCcZ(vCl+vNa)

(2)

經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換可得

(3)

離子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速度主要受電場(chǎng)力和其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中阻力的影響，由Stokes定律可知其阻力大小與其運(yùn)動(dòng)速度呈正比。

F=-6πηrv=-kv

(4)

式中，η為電解液黏度，Pa·s；k為常數(shù)。

當(dāng)離子所受到的電場(chǎng)力和阻力大小相等時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到最大值

(5)

式中，G為電位梯度，V。

將式(5)代入式(3)中得

(6)

室溫20 ℃時(shí)，η=1×10-3Pa·s，Z=ZCl=ZNa，NA=6.02×1023mol-1，e=1.6×10-19C，rNa=102×10-12m，rCl=181×10-12m。

一般20滴水是1 mL，一個(gè)水滴滴加到電路板上之后是一個(gè)半球形，但離子在溶液中運(yùn)動(dòng)遵循最短路徑原則，所以實(shí)際電解液的有效截面積并不是水滴的半圓界面，而是長(zhǎng)為φ、寬為覆銅板電路厚度d的矩形，在此取d為0.05 mm。由一個(gè)水滴的體積

(7)

可得φ= 5.6 mm，因此式(6)中S=φd=0.28 mm2。

式(6)中I為電極間的電流，不同的材料發(fā)生離子遷移都會(huì)存在一個(gè)閾值電壓，即當(dāng)電極間的電壓高于此閾值電壓時(shí)，會(huì)發(fā)生離子遷移，當(dāng)電極間的電壓低于此閾值電壓時(shí)，不會(huì)發(fā)生離子遷移。由圖4可知，滴加溶液后直接失效且沒(méi)有晶枝產(chǎn)生的Cc的值在4～5 mmol/L左右。在NaCl溶液濃度為5 mmol/L的實(shí)驗(yàn)中，絕緣電阻約穩(wěn)定在20 kΩ，而串聯(lián)的保護(hù)電阻為10 kΩ，所以此時(shí)電路中的電流為

(8)

因此，計(jì)算得到理論值Cc<5.90 mmol/L。在NaCl溶液濃度為4 mmol/L的實(shí)驗(yàn)中，絕緣電阻約穩(wěn)定在25 kΩ，同理可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的Cc>5.06 mmol/L。所以根據(jù)理論計(jì)算所得結(jié)果5.06 mmol/L

3.3自然塵土與失效規(guī)律對(duì)應(yīng)關(guān)系

從NaCl溶液和塵土溶液濃度改變絕緣失效時(shí)間的規(guī)律和現(xiàn)象觀察結(jié)果上看，它們具有相同的趨勢(shì)，說(shuō)明存在對(duì)絕緣失效影響的相同作用機(jī)理。相同濃度下的失效時(shí)間有所不同，這可能與塵土中可溶性鹽的復(fù)雜成分有關(guān)。但塵土可溶性鹽對(duì)電化學(xué)遷移和離子導(dǎo)電的絕緣失效機(jī)理未改變。依據(jù)以往研究中室內(nèi)樣品積塵數(shù)據(jù)，塵土密度與積塵天數(shù)大致呈線性關(guān)系[21]，若要達(dá)到圖3中的曲線拐點(diǎn)Ca右側(cè)濃度，則至少要積塵1年以上。

4結(jié)論

本文使用浸銀Y形電路板，采用不同濃度NaCl溶液和自然塵土溶液水滴實(shí)驗(yàn)的方法研究電路板表面存在可溶性鹽溶液情況下的絕緣失效機(jī)理。發(fā)現(xiàn)隨著溶液離子濃度的升高，PCB絕緣失效時(shí)間呈現(xiàn)先減小后增大而后陡降的趨勢(shì)，主要取決于電化學(xué)遷移的失效和離子導(dǎo)電失效的共同作用。存在3個(gè)關(guān)鍵溶液濃度：一是濃度Ca，低于Ca的可溶性鹽溶液隨濃度升高會(huì)促進(jìn)陽(yáng)極金屬快速形成電化學(xué)遷移，高于Ca濃度后電化學(xué)遷移導(dǎo)電逐漸減弱，向離子導(dǎo)電轉(zhuǎn)換；二是溶液離子導(dǎo)電造成絕緣瞬間失效的鹽溶液濃度Cb；三是完全離子導(dǎo)電而抑制電化學(xué)遷移的鹽溶液濃度Cc。

北京室內(nèi)自然積塵12個(gè)月以?xún)?nèi)的電子產(chǎn)品上的塵土量，應(yīng)該對(duì)應(yīng)于促進(jìn)電化學(xué)遷移失效的階段，此時(shí)塵土污染會(huì)加速電子產(chǎn)品內(nèi)部電路板的絕緣失效。而對(duì)于積塵12個(gè)月以上的電子產(chǎn)品，雖說(shuō)對(duì)電化學(xué)遷移有抑制作用，離子導(dǎo)電還是會(huì)受到嚴(yán)重影響。

參考文獻(xiàn)

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The Effects of Soluble Salts in Dust on Insulation Failure of Printed Circuit Boards

Zhou YilinLan Fudong

(Automation SchoolBeijing University of Posts and TelecommunicationsBeijing100876China)

AbstractWith the miniaturization of the electronic devices,the spacing of the circuit patterns on the printed circuit board(PCB)becomes smaller.So the failure of the electrochemical migration(ECM)between lines gets easier.Meanwhile,due to the severe air pollution,dust can be absorbed and deposited on the PCB.The soluble salts in the dust can change the ion concentration in the water film condensed on the PCB，so the insulation failure mechanism and the time to failure(TTF)can be changed.In this paper,the immersion silver finished Y pattern PCB is adopted to study the insulation failure characteristics and the change rule of TTF by the method of water drop(WD)tests,in which the NaCl solution and the dust solution with different concentrations are prepared.It is found that the insulation failure mechanism on the PCB changes from ECM to ion conduction and the TTF of the insulation failure shows a first decrease,then increase,and at last sharp drop trend as the ion concentration in the salt solution or the dust solution increases.There are three salt concentrations.The soluble salt concentration Capushes ECM of anodic metals to from quickly on PCB;the critical salt concentration Cbtransfers the dendrite conduction caused by the ECM to ion conduction on PCB;and the concentration Ccrestrains the ECM fully.

Keywords：Insulation failure，dust contamination，electrochemical migration，ion concentration，water drop test

收稿日期2015-03-24改稿日期2015-06-10

作者簡(jiǎn)介E-mail：ylzhou@bupt.edu.cn(通信作者) E-mail：1040490271@qq.com

中圖分類(lèi)號(hào)：TM207

周怡琳女，1972年生，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娊佑|理論與應(yīng)用。

蘭福東男，1990年生，碩士研究生，研究方向?yàn)榭煽啃詸z測(cè)技術(shù)。