离子污染与电化迁移2012.03.ppt

离子污染与电化迁移;Agenda;自电路板问世以来，残留在印刷电路板上的离子污染物一直是避无可避的问题。无论是裸电路板还是电路板组装件成品，污染物可能会使整个绝缘表面出现电流泄漏，从而引起短路，尤其是在高密度微间距封装中，常常能看到这种现象。离子残留物中含有导电分子，一旦溶解在溶液中就能够导电。一些常见的离子残留物的来源包括电镀材料、助焊剂催化剂、汗水、离子表面活化剂和乙醇胺。如果嚗露在潮湿的环境中，离子污染物会明显加快电路和组装件性能下降的速度。;案例一：产品输出电压偏低 产品输出电压偏低，此类问题均发生在湿气较重的时候 。可能引起电压偏低的位置有C59、IC51、R62 。;IC51 pin之间有异物存在，主要为沾到锡渣的零件pin细屑及助焊剂(C、O、Br)。 产品正常过炉后，将flux清洗干净、免清洗以及涂覆过量flux，产品性能均无下降。 金属或离子物质的存在以及潮湿的环境是产生离子污染的关键。 ;当pin6、 pin7脚间有离子污染时，两pin之间漏电流，即使很小的漏电流，R62阻值为82KΩ，其电压也会很大，从而拉高pin6处的电压，pin7由正常工作时的高电位变成低电位，造成OCP误动作。 将R62由阻值从82KΩ变为5.1 KΩ后降低漏电流对产品的影响，未再发生此类输出电压偏低的情况。;案例二：电阻阻值偏低 ;电阻表面protective coating均可见小空洞，可吸附空气中的灰尘或微小杂质，易吸水，尤其当材料的孔隙率越大，吸水率也随之越大。当灰尘或微小杂质加上水汽，并以离子形式出现时即形成离子污染，从而产生漏电，导致电阻阻值偏低，高压加剧了失效的产生。;电子产品在潮湿的环境中工作，离子污染物的存在还可能会导致电路板腐蚀、枝晶的生长以及导电阳极细丝发生，即所谓的电化迁移。 电化迁移会造成整个电路出现电流泄漏，从而引起短路，尤其在高密度微间距封装中，常常能看到这种现象。;2.1 电化迁移(Electro-Chemical Migration)概念 因电场、湿气的影响，金属离子从一金属电极向另一金属电极移动，析出金属和化合物并显示导电性的现象称为离子迁移。 ECM是由溶液和电位等相关的电化学现象引起，特别是在高密度电子产品中，材料与周围环境相互影响导致离子迁移发生。 ;2.2 电化迁移的条件 在与金属接触的电绝缘体表面或内部存在湿气以及存在持续的电动势。(离子迁移一般存在的条件如下) a.温度：＜100℃； b.湿度：高时明显(湿度为影响离子迁移的最重要因素) ，吸入水份； c.电动势(偏压)：低压，两导体间出现偏压； d.可供迁移的通道：板体不洁而带有电解质、内部玻纤中有gap。 ;2.3 产生机理 ECM根据其发生形态和发生状况被分为枝晶生长（Dendrite）和导电阳极细丝（Conductive Anodic Filament）两大类。 Dendrite是根据绝缘表面导体间析出的金属和其化合物呈树枝状而命名（图2.1）。 ECM针对PWB 板面导体之间，会出现Dendrite之绝缘性不良。 CAF是根据沿着PWB的绝缘基板内部的玻纤束所析出的金属或其化合物呈纤维状延伸状态而命名的（图2.2）。ECM针对玻纤束中会发生CAF之绝缘性不良。;离子迁移发生过程可分为阳极反应（金属溶解）、阴极反应（金属或金属氧化物析出）和电极间发生的反应（金属氧化物析出），其中阳极反应和阴极反应是枝晶生长的发生机理，而阳极反应、阴极反应和电极间发生的反应是导电阳极细丝的发生机理。;2.4 影响因素 ;同样的条件下，银的迁移率是铜的1000倍，不同金属物质的迁移速率比较为： 银＞铜＞铅＞锡＞金。 影响迁移率的主要因素： a.金属是否易形成阻止起始过程的重复稳定和钝化的氧化膜； b.离子氧化还原反应自由能的高低； c.在发生迁移的两极间电解质的量。 ;2.5 失效成因 基板的构成 a. 树脂方面，树脂的组成，官能团，固化程度，离子浓度（杂质、水解性能 等），吸湿性； b. 纤维方面：玻璃纤维的密度，有机纤维的吸潮性； c. 加工条件方面：通孔的条件（有无电镀液残留），层积条件 （树脂间粘合性），加工工艺残留物（粗化、电镀等的残液）。; 线路和结构的设计线路板上的电场分布和易氧化金属材料所带的电的极性。 其它基板上所安装的组件和金属构件在电镀孔隙中留下的未能洗净的 电解质，焊料，胶类，易发生电解的物质，灰尘等离子污染，结露等。;;在实际PWBA中，由于各导线之间均有电位差异，就形成