• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      印制電路板耐CAF測試研究

      2020-01-07 05:41:58陳慶國晉曉峰
      印制電路信息 2019年12期
      關(guān)鍵詞:偏壓陰極陽極

      陳慶國 晉曉峰

      (安徽國家銅鉛鋅及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 國家印制電路板質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,安徽 銅陵 24400)

      陳苑明 何 為

      (電子科技大學(xué)材料與能源學(xué)院,四川 成都 611731)

      0 引言

      1976年,貝爾(Bell)實(shí)驗(yàn)室和雷神(Raytheon)公司的研究人員同時(shí)發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電陽極絲(CAF)的形成。貝爾實(shí)驗(yàn)室測試撓性環(huán)氧樹脂基板的研究人員表示,在溫度、高濕度和電壓適合的條件下,由于“貫穿基板短路”和表面到表面的短路會發(fā)生災(zāi)難性的失效[1]。雷神公司的Der Marderosian僅檢查出了“貫穿基板的短路”并將這一失效模式稱為“擊穿現(xiàn)象”。直到1979年,這一失效模式才被命名為導(dǎo)電陽極絲的生長。

      隨著板設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展,板的尺寸不斷減小和/或電壓不斷升高,行業(yè)內(nèi)對CAF可靠性的關(guān)注越來越多[2]。CAF形成的機(jī)理是在濕氣和偏壓存在的條件下,受濃度差和pH值差的影響,銅離子發(fā)生遷移和銅鹽沉積。CAF的導(dǎo)電通道是一種鹽從陽極開始的生長,與此相比,印制板表面上枝晶狀生成物是金屬離子沉積在陰極上。CAF主要與機(jī)械鉆孔相關(guān),機(jī)械鉆孔會切斷玻璃纖維,使纖維和環(huán)氧樹脂之間的縫隙會吸收后續(xù)制程的化學(xué)物質(zhì)。

      1 CAF的失效機(jī)理

      CAF是PCB/PCBA內(nèi)部發(fā)生的一種離子遷移現(xiàn)象,當(dāng)PCB/PCBA長久處于高溫高濕的惡劣環(huán)境中,且內(nèi)部相鄰的兩個(gè)孔/線路間出現(xiàn)偏壓時(shí),相鄰導(dǎo)線或者孔壁會在陽極(高電勢)首先發(fā)生銅的氧化,產(chǎn)生Cu2+,由于PCB/PCBA內(nèi)部空間限制,銅離子不能快速遷移到陰極進(jìn)行沉積,只能和附近的OH-或Cl-結(jié)合生產(chǎn)銅鹽進(jìn)行沉積,在電場作用下,銅鹽再次電離成銅離子,銅離子從陽極向陰極方向遷移,沿著玻纖紗遷移和沉積[3]。

      CAF形成的化學(xué)過程如下:

      (1)銅氧化與水解。

      Cu→Cu2++2e-(銅在陽極發(fā)生溶解)

      H2O→H++OH-(水電離)

      2H++2e-→H2(氫還原成氫氣并析出)

      (2)銅離子在電場作用下從陽極向陰極方向發(fā)生遷移,過程中產(chǎn)生銅鹽。

      Cu2++2OH-→Cu(OH)2(銅離子遷移生成銅鹽并沉積)

      Cu(OH)2→CuO+H2O(部分銅鹽分解)

      (3)銅鹽電離,沿著玻纖紗,從陽極向陰極遷移并沉積。

      CuO+H2O→Cu(OH)2+Cu2++OH-(銅鹽電離,銅離子遷移)

      Cu2++2e-→Cu(銅離子得到電子還原成銅并在通道內(nèi)沉積)

      2 CAF的影響因素和發(fā)生條件及失效模式

      PCB從設(shè)計(jì)到加工、應(yīng)用,多個(gè)環(huán)節(jié)涉及電化學(xué)遷移,設(shè)計(jì)和加工環(huán)節(jié)主要包括介質(zhì)層厚度、鉆孔工藝、阻焊、表面處理、孔密集程度、線寬線距和銅箔粗糙度等,板材主要包括樹脂、玻纖布、材料的完整性和匹配性等,儲存環(huán)境主要包括高溫高濕和鹽霧等,列出了整個(gè)電子制造加工環(huán)節(jié)中對電化學(xué)遷移有影響的因素[4]。

      從CAF生長的機(jī)理來看,CAF的產(chǎn)生需要具備很多條件,其充分必要條件滿足以下四方面:

      (1)有可導(dǎo)通和移動的銅。

      (2)有潮濕環(huán)境,為電解質(zhì)溶解提供水或水汽。

      (3)有通道,陽極與陰極之間的縫隙、分層、微裂紋、剝離等缺陷,均有可能成為通道,為銅離子遷移提供通道。

      (4)有電勢差,在電勢差的作用下,離子才有可能進(jìn)行定向遷移,從而造成導(dǎo)體間絕緣層性能下降,發(fā)生“漏電”或短路。

      以上四個(gè)條件缺一不可,在這幾個(gè)條件中,(1)(4)無法避免,但是(2)(3)可以通過設(shè)計(jì)、加工、應(yīng)用等環(huán)節(jié)進(jìn)行控制,這也是CAF防護(hù)的重點(diǎn)方向。

      CAF雖然是發(fā)生在PCB/PCBA的內(nèi)部,但是孔-孔、孔-線、線-線、層-層之間都有可能發(fā)生,常見的CAF失效模式有四種(如圖1)。

      這四種失效模式中,常見的是孔-孔、孔-線,材料因素和加工因素均有可能引起這類失效模式,在試驗(yàn)中也比較容易復(fù)現(xiàn)。線-線、層-層出現(xiàn)的概率較低,一般和材料缺陷相關(guān),試驗(yàn)較難復(fù)現(xiàn)。

      3 耐CAF的影響因素

      除了印制電路板的厚度和層迭中所使用的層數(shù)影響耐CAF性能外,其它因素也會影響CAF測試結(jié)果。

      3.1 孔到孔間距對耐CAF的影響

      隨著孔間距的增加,耐CAF性能呈現(xiàn)了的非線性增加。這是由于鉆通孔附近機(jī)械破裂的范圍,導(dǎo)致距離導(dǎo)電區(qū)域更近,而較大的孔到孔間距更能耐CAF生長。

      圖1 CAF的四種失效模式

      3.2 方向?qū)δ虲AF的影響

      PCB中孔的排列方式分經(jīng)向、緯向、錯(cuò) 位排列,交錯(cuò)排列的導(dǎo)通孔(交錯(cuò)孔)比串聯(lián)排列的導(dǎo)通孔(串聯(lián)孔)更耐CAF生長,水平排布的梳形電路比垂直排布的梳形電路更耐CAF生長,實(shí)踐證明錯(cuò)位排列的孔之間耐CAF能力是最好的,所以應(yīng)盡量優(yōu)化孔的排列設(shè)計(jì),使其錯(cuò)位排列。對于交錯(cuò)排列的梳形電路,兩個(gè)導(dǎo)通孔孔壁之間無直接接觸的玻璃纖維,可改善耐CAF性,而且說明經(jīng)紗和緯紗的屬性是不同的。經(jīng)紗方向是浸漬環(huán)氧樹脂時(shí)玻璃纖維布穿過的方向,所以通常具有較大的殘余機(jī)械應(yīng)力。

      3.3 PCB表面涂層對耐CAF的影響

      在印制板生產(chǎn)中,應(yīng)用表面涂層化學(xué)劑時(shí),可能會采用大量的化學(xué)制程。由于CAF機(jī)理涉及離子遷移和銅鹽的形成,任何的殘留物都可能會影響CAF的形成。嚴(yán)格控制PCB制造過程中各工序的相關(guān)參數(shù),如:鉆孔旋轉(zhuǎn)速度、進(jìn)出刀速度等,降低孔壁粗糙度;除膠渣工序中膨脹劑、強(qiáng)氧化劑如高錳酸鉀的操作溫度、處理時(shí)間、濃度比例等相關(guān)參數(shù)[5]。

      3.4 再流焊條件對耐CAF的影響

      Bent和Turbini的研究表明較高的再流焊峰值溫度會降低耐CAF性[6]。NPL-UK機(jī)構(gòu)的研究提議,損傷機(jī)理不僅基于復(fù)合FR-4中材料之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配,而且還基于在一定溫度下的化學(xué)或物理損壞。

      3.5 介質(zhì)層材料Tg對耐CAF的影響

      通常可獲得標(biāo)準(zhǔn)Tg或高Tg的FR4環(huán)氧樹脂配方。高Tg材料常用于高溫應(yīng)用,盡管它的耐熱分解性能可能沒有標(biāo)準(zhǔn)Tg層壓板好。選擇細(xì)紗扁平玻纖布,高Tg板材作為PCB 的基材,研究發(fā)現(xiàn)它們耐CAF性能較好,同時(shí)層壓參數(shù)波動或半固化片的半固化程度不完全時(shí)影響較大。

      3.6 玻璃增強(qiáng)材料對耐CAF的影響

      更厚的玻璃布耐CAF能力更差,7628的半固化片的耐CAF能力明顯弱于2116,因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免選用較厚的玻璃布推薦更薄的玻璃布,在一些厚銅板、大電流設(shè)計(jì)的區(qū)域,不建議使用7628這類的厚布。同時(shí),樹脂類型會明顯影響CAF的防護(hù)能力,低損耗樹脂一般具有更低的極性、更小的吸潮率,可明顯改善耐CAF能力。

      4 CAF測試樣品制備及測試

      建議首先對導(dǎo)電陽極絲測試附連板進(jìn)行預(yù)處理,預(yù)處理能夠代表最差條件下的實(shí)際組裝制程和返修熱循環(huán)。然后,采取以下步驟依次進(jìn)行:

      (1)為了比較各種層壓板材料的耐CAF性,建議采用高溫去離子水漂洗(80 ℃~85 ℃,1 h),以去清除表面污染物。對于有更高清潔度要求的試樣,還需要采用溫度為(40±1)℃用75%異丙醇加25%蒸餾水的混合溶液對試樣表面進(jìn)行淋洗,使離子污染濃度達(dá)到NaCl <1.0 μg/cm2。

      (2)樣品是無鉛的,參考標(biāo)準(zhǔn)IPC-TM-650 2.6.27過5次無鉛回流焊,有鉛板材,則過3 次有鉛回流焊。

      (3)在樣品焊接過程中,應(yīng)該用無污染的膜覆蓋測試板未焊接區(qū)域,以防止在每個(gè)測試板上焊接導(dǎo)線時(shí)助焊劑飛濺。推薦使用B型水白松香助焊劑(J-STD-004)、良好的焊接技術(shù)(J-STD-001 1級或2級)和焊料(J-STD-006中的SN63型)。應(yīng)該只針對板上受影響的小區(qū)域進(jìn)行后續(xù)的局部漂洗和干燥。參照標(biāo)準(zhǔn)IPC-TM650 2.3.25的操作,用75%異丙醇加25%蒸餾水的混合溶液對樣品進(jìn)行清潔。

      (4)在105 ℃±2 ℃的潔凈烘箱內(nèi),烘烤樣品6 h后,在23 °C、50%濕度條件下進(jìn)行24 h預(yù)處理(不對任何測試圖形施加偏壓),然后測量絕緣電阻。

      (5)將樣品放置在溫度為(65±2)℃或 (85±2)℃,相對濕度為(86±2)%RH的溫濕度試驗(yàn)箱中靜置96 h,然后,采用100 VDC電壓加載1 min測試并記錄絕緣電阻值。

      (6)再將其置于溫度為85 ℃、濕度為85%RH的濕熱試驗(yàn)箱中,對測試圖形施加限制額定電壓值的偏壓,并將其持續(xù)保持預(yù)定要求時(shí)間,期間每隔一定的時(shí)間采用限制額定電壓加載一定的時(shí)間并與偏壓極性相同的測試條件定期監(jiān)測其絕緣電阻值。

      (7)測試結(jié)束后應(yīng)將樣品從濕熱試驗(yàn)箱中取出,然后用10X放大鏡檢查表面是否有缺陷,如污 染物、劃痕、裂痕等,并對失效區(qū)域進(jìn)行失效性分析。

      5 結(jié)論

      綜上所述,本文是通過分析CAF失效機(jī)理和模式等,重點(diǎn)提出了耐CAF影響因素以及具體的耐CAF測試方法,為學(xué)習(xí)和研究耐CAF測試,以及設(shè)計(jì)和生產(chǎn)耐CAF印制電路板提供了理論依據(jù)。

      猜你喜歡
      偏壓陰極陽極
      降低回轉(zhuǎn)式陽極爐天然氣爐前單耗的生產(chǎn)實(shí)踐
      化工管理(2022年14期)2022-12-02 11:44:06
      Evaluation of Arctic Sea Ice Drift and its Relationship with Near-surface Wind and Ocean Current in Nine CMIP6 Models from China
      浸漬涂布法制備陽極支撐型固體氧化物燃料電池的研究
      場發(fā)射ZrO/W肖特基式場發(fā)射陰極研究進(jìn)展
      電子制作(2018年12期)2018-08-01 00:47:46
      釹在[BMP]Tf2N離子液體中的陽極行為
      預(yù)留土法對高鐵隧道口淺埋偏壓段的影響
      海船犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算探討
      IT-SOFCs陰極材料Sm0.8La0.2Ba1-xSrxFe2O5+δ的制備與表征
      微生物燃料電池空氣陰極的研究進(jìn)展
      淺埋偏壓富水隧道掘進(jìn)支護(hù)工藝分析
      河南科技(2015年4期)2015-02-27 14:21:05
      永吉县| 龙州县| 上犹县| 江孜县| 晋宁县| 旬邑县| 石嘴山市| 巨鹿县| 金坛市| 峨眉山市| 武冈市| 屏边| 平安县| 长岛县| 墨脱县| 平武县| 海原县| 瑞金市| 封开县| 镇安县| 历史| 河池市| 永春县| 仙桃市| 思南县| 无为县| 济南市| 山阴县| 阿巴嘎旗| 鸡西市| 洮南市| 绥中县| 洪雅县| 古蔺县| 都匀市| 永顺县| 上虞市| 清徐县| 区。| 宁乡县| 东辽县|