PCB印制電路板-印制電路板內(nèi)的導電細絲生成失效 精品

印制電路板內(nèi)的導電細絲生成失效KeithRogers,MichaelPecht,吳際美國馬里蘭大學ALCEEPSC摘要我們對漏電流過大的印制電路板組件進行了失效分析以確定其相應的失效機理。通過對失效位置（通過電路分析定位）進行光學顯微和掃描電鏡分析，在印制電路板內(nèi)發(fā)現(xiàn)有松解的玻璃纖維將電鍍通孔與銅平面層相短接。這一現(xiàn)象很像是導電細絲生成。背景作為電子二級封裝的印制電路基板，其材料和結(jié)構(gòu)必須承擔可靠進行關(guān)乎系統(tǒng)運行的多項工作，這些工作包括給單個芯片供應電源、進行精確的信號時序傳輸、結(jié)構(gòu)支撐和導熱等。為了實現(xiàn)這些性能要求，印制電路基板以層壓結(jié)構(gòu)布局，包含銅箔層和每兩個銅箔層之間的介質(zhì)材料層。由銅箔層生成的電路用來承載電源、信號及熱能。大多數(shù)基板中所用的介質(zhì)材料是由有機樹脂和增強型高強度纖維組成。兩炊電嬪通孔(PTH)之間兩沖丟面走錢之間表面走嵯和電遼通孔(PTH\之間畫1導電細堂生成(CFF)結(jié)徇示吉不斷微型化和性能集成化的需求推動印制電路板(PCB)上的元器件數(shù)量和互連密度的增加。這也推動著印制電路基板不斷向今天所用的多層印制電路板的發(fā)展。導體間距、過孔和電鍍通孔(PTH)直徑的成倍縮小導致PCB越來越容易產(chǎn)生導電細絲生成(ConductiveFilamentFormation,CFF)。

CFF是在印制電路板帶電應用情況下，金屬（通常是以離子形式）電化學遷移穿過或越過非金屬介質(zhì)的過程［1-3］。CCF可能導致降低產(chǎn)品性能的過大的漏電流，也可能導致產(chǎn)生完全失效的短路。帶偏壓的導體就像電極一樣提供了驅(qū)動電壓，同時在有機樹脂和增強纖維之間的已侵入的濕氣則充當了電解液的角色（如圖1所示）。隨著金屬離子遷移并在兩個偏壓導體之間橋連，絕緣電阻的下降導致電流浪涌，電流浪涌將最終導致短路并形成局部高溫，局部高溫最終導致在相應兩個導體間產(chǎn)生燒毀或燒焦。険勿怕創(chuàng)険勿怕創(chuàng)XI：進行超橋壞曲，対歸惟增強眉圧材料電餡掃捕，靈明在殲建丿環(huán)巔輛脂期面處的界面粘茁風好影響CFF的主要因素包括基板特性（樹脂材料、涂覆層、導體結(jié)構(gòu)）和運行環(huán)境（電壓、溫度和相對濕度）。CFF發(fā)生所必需的路徑通道是單體纖維和有機樹脂之間的界面分層所形成的。鉆孔不良和熱循環(huán)通常會加速這種分層的產(chǎn)生（如圖2a和2b），業(yè)界已有電遷移發(fā)生與各種影響因素之間的量化關(guān)系的研究數(shù)據(jù)［4-6］?；谶@些經(jīng)驗化數(shù)據(jù)，可以建立預測CFF失效壽命的模型［6,7］。近來越來越多的試驗表明：CFF也與中空纖維有關(guān)［8,9］。在這種情況下，雖然使用環(huán)境條件是一樣的，但CCF的生長路徑是在中空纖維內(nèi)部，而不是沿著樹脂/纖維界面生長。業(yè)界也已有模型預測在纖維內(nèi)進行電遷移

的情況和它對平均失效時間影響［10］。厠3（哥光學晝儼圖門OCOC｝】平行卯醴編靈方向前FC3肉部用，可以規(guī)索到電艘通軋反電奘婭區(qū)迪國2［切閨笛中電先效瑟轉(zhuǎn)和電建駅錶用?其於主他數(shù)更總（230X）.壞就鞫睹已瓏變毎井開製，同時許罄詡強性最BU手雉已破製分析過程我們對一個在市場運行發(fā)生短路的缺陷PCB進行了失效分析。缺陷單板信息如下：六層板、厚70mi、線寬5mil、線距5mil、外層銅厚為1盎司、內(nèi)層銅厚為0.5盎司，板上PTH最小直徑為12.5mil。短路處的PTH和地平面銅箔走線之間距離約為14mil。該板的情況很像CCF失效。我們通過電測試確定確切的失效位置，并進行垂直于PCBZ軸方向的基板材料切片，一直定位到失效的銅箔層（如圖3a和3b所示）。然后對失效樣件的電鍍通孔（PTH）的直徑方向進行切片分析，從而可以從頂面對失效區(qū)域進行觀察（如圖4a和4b），用光學顯微鏡和掃描電鏡（ESEM）進行觀察分析。

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