電路板會(huì )導電性污染物架橋現象及改善

2020-05-19 12:01:49 433

由導電鹽類(lèi)所形成的架橋電路，可能發(fā)生在電路板電鍍、電路板蝕刻或是助焊劑殘留在電路板上的狀況，這些離子殘留在濕的環(huán)境下是很好的導體。它們會(huì )在兩個(gè)導體間產(chǎn)生離子遷移，同時(shí)在絕緣體的表面形成短路。腐蝕性的副產(chǎn)品如：氯及硫的鹽類(lèi)會(huì )在生產(chǎn)環(huán)境中形成，它們是一種化學(xué)的型式同時(shí)可能導致短路。一個(gè)這種類(lèi)型的故障范例，如后圖所示。發(fā)生樹(shù)狀的成長(cháng)，是由于電氣性傳送金屬從一個(gè)導體到另外一個(gè)，因此也被描述為電氣性金屬擴散遷移，樹(shù)狀成長(cháng)故障范例，如后圖所示。

只要符合后續的狀態(tài)，樹(shù)枝形式的結晶會(huì )在表面上形成（包含空洞的內側表面）：
?持續性的液體水膜，幾個(gè)分子以上的厚度
?曝露的金屬，特別是錫、鉛、銀或銅這些可能在陽(yáng)極被氧化的金屬
?低直流電的的電氣性偏壓

只要有水解性的離子污染物存在（例如：從助焊劑殘留或高分子釋出的鹵素及酸），這種現象就會(huì )明顯的加速。爆板剝離或空泡，這也會(huì )提升濕氣或污染物的累積，可能提升樹(shù)狀結構的成長(cháng)，導電性陽(yáng)極細絲成長(cháng)是一個(gè)特別的樹(shù)狀結構成長(cháng)案例，后面會(huì )做一些討論。故障發(fā)生的時(shí)間反比于間距平方及電壓，這方面的故障機構在加速測試中已經(jīng)檢討過(guò)了。

樹(shù)狀的成長(cháng)時(shí)常是由陰極到陽(yáng)極，金屬離子的形成是由陽(yáng)極溶解所產(chǎn)生，之后沿著(zhù)導電的通路傳送并還原析鍍在陰極。這個(gè)析出物外型像樹(shù)枝，因為它帶有蔓延的分枝。當這個(gè)成長(cháng)物碰觸到另外一個(gè)導體，那里就會(huì )有一個(gè)意外的電流提升，有些時(shí)候就會(huì )損壞這個(gè)樹(shù)枝狀結構，但是也可能導致一個(gè)電路暫時(shí)無(wú)功能或損傷了元件。已經(jīng)被提出的故障模式是，當吸收了濕氣就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)電化學(xué)電池。后續的銅電極反應
范例：
陽(yáng)極：Cu — Cun+ + ne
H2O — 1/2 O2 + 2H+ + 2e_
陰極：H2O + e — 1/2H2 + OH-

此處主要的漏電的原因是由于水的電解，銅金屬在陽(yáng)極溶解同時(shí)擴散遷移到陰極，到達該處就不再是可溶的了。樹(shù)枝結構的形成，循著(zhù)pH值的梯度進(jìn)行。陰陽(yáng)極間的電壓差也會(huì )影響樹(shù)枝結構的成長(cháng)速率，當陰陽(yáng)極是同種金屬（如：銅），盡管濕氣與空氣的介入也有一些影響，但是初期的電壓差主要是決定于施加的偏壓。腐蝕可能因為有裂縫而加速，也可能因為有氧濃度差異而在陰陽(yáng)極間產(chǎn)生。當金屬是不同類(lèi)的時(shí)候，氧化還原腐蝕可能會(huì )在沒(méi)有偏壓的狀態(tài)下發(fā)生。

如果存在著(zhù)一個(gè)施加的偏壓，陰陽(yáng)極又在有水的環(huán)境中，樹(shù)狀的成長(cháng)幾乎會(huì )即刻發(fā)生。一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗就可以證明這種觀(guān)點(diǎn)，只要施加6-V的偏壓在兩導體間就足夠誘導快速的成長(cháng)（可以用低倍率的顯微鏡觀(guān)察），即便是在蒸餾水或是去離子水中仍然會(huì )讓導體架橋，在自來(lái)水中會(huì )更快一點(diǎn)。

氧化還原腐蝕會(huì )發(fā)生在不類(lèi)同的金屬間，因為它們具有不同的電子親和力（也就是它們具有的高低負電性?xún)A向）。當金屬彼此接近，較偏貴金屬端的呈現陰極行為另外一個(gè)就會(huì )是陽(yáng)極，濕氣則是偶合兩金屬電氣性的必要元素。一般并不需要施加偏壓，但是如果極性是正確的可能會(huì )加速這個(gè)反應。當陽(yáng)極相較于陰極非常的小，它的腐蝕可能會(huì )非常的快速。相反的如果陽(yáng)極比陰極大很多，腐蝕就未必會(huì )如何嚴重，特別是如果電位的差異小的時(shí)候。