【摘要】：隨著電子器件的集成密度不斷增加,印刷電路板(PCB)的導(dǎo)線間距變得越來越小。電化學(xué)遷移(ECM)引起的PCB絕緣失效的潛在風(fēng)險正在上升。與此同時,中國的空氣污染嚴(yán)重,空氣中的塵埃顆�？梢酝ㄟ^重力和靜電吸引進(jìn)入電子設(shè)備并附著在電子元件的表面,ECM的失效機理從而變得十分復(fù)雜。因此,研究塵土代表性物質(zhì)對PCB電化學(xué)遷移失效的作用機理,對電子產(chǎn)品中高密度電路板的設(shè)計、及可靠性評估方案的制定具有重要指導(dǎo)意義。本課題主要研究了塵土代表性物質(zhì)對電路板電化學(xué)遷移失效作用機理。首先通過水滴實驗研究不同離子濃度下高密度電路板電化學(xué)遷移現(xiàn)象,同時對電化學(xué)遷移產(chǎn)物進(jìn)行成分檢測,得出可溶性鹽影響下高密度電路板電化學(xué)遷移的失效機理,并采用自然塵土溶液進(jìn)行了實驗驗證。然后將不可溶顆粒分布密度分高、低區(qū)間,采用正交實驗和極差分析研究塵土不可溶顆粒與溫濕度、偏置電壓對電路板表面絕緣失效時間的作用程度。最后探究了可溶性鹽、不可溶顆粒與環(huán)境因素交互作用的實驗方法,從而模擬塵土造成電路板電化學(xué)遷移失效。在可溶性鹽(NaCl)的影響下,電化學(xué)遷移產(chǎn)生的晶枝中主要成分為Cu和少量Ag。液滴中C1-的作用在于破壞了陽極表面的氧化膜,促進(jìn)陽極金屬的溶解。溶液濃度升高使得失效機制由電化學(xué)遷移失效,轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子導(dǎo)電導(dǎo)致失效。此時金屬離子與陰離子反應(yīng)生成沉淀,消耗了向陰極遷移的金屬離子。當(dāng)陰離子消耗完全后,陽極金屬離子繼續(xù)遷移到陰極還原形成晶枝。在不可溶顆粒(石英)低分布密度情況下,升溫促進(jìn)了電化學(xué)反應(yīng),且提高了飽和蒸汽壓,進(jìn)而加速了ECM失效,因此溫度的影響最大。此時的顯著性為溫度電壓≈分布密度相對濕度。而在高分布密度情況下,較高分布密度的塵土顆粒層對水分的阻礙作用大于了對水分的吸附作用,這時相對濕度的影響最為顯著。所以此時的顯著性排序為:相對濕度分布密度≈溫度≈電壓。另外,由于不可溶顆粒自身的介電特性,改變了兩極間的電場分布,導(dǎo)致電化學(xué)遷移失效時間與電壓的關(guān)系不再符合Ahrrinius方程。最后通過將一定濃度可溶性鹽溶液滴在電路板上,烘干電路板從而使得電路板表面均勻分布有可溶性鹽。隨后通過篩子將不可溶顆粒自由散落在電路板表面。并通過溫濕箱與穩(wěn)壓源分別提供溫濕度與電壓。采用此方法可以分別控制各變量,具有一定的可行性。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN41
【圖文】：

１）實驗樣品逡逑實驗樣品為ＩＰＣ＿ＴＭ－６５０邋２．６．１３《樹枝狀金屬易感性評價》設(shè)計的浸銀Ｙ形逡逑電路板，如圖２－１所不。樣品的基板是ＦＲ－４的覆銅層壓板，銅基底的厚度為５０（ｊｍ。逡逑１１逡逑

？ｙ逡逑圖２－］水滴實驗Ｙ型電路板樣品圖逡逑２）水滴實驗裝置逡逑使用間距為０．６４ｍｍ的浸銀Ｙ型電路板模擬高密度電觸點，選�。危幔茫熳鳛殄义蠅m土中可溶性鹽的代表，并使用去離子水配置成的ＮａＣｌ溶液，來模擬電路板吸逡逑水后在其表面形成的可溶性鹽溶液環(huán)境。逡逑水滴實驗示意圖如圖２－２所示。通過將導(dǎo)線焊接在測試樣品上的圓形焊盤上，逡逑在兩個平行電極上施加偏置電壓。通過使用皮安表（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ邋Ｍｏｄｅｌ邋６４８７）每秒逡逑測量一次測試樣品上的平行電極之間的電路板表面絕緣電阻，然后將測量得到的逡逑數(shù)據(jù)存入計算機中。同時，使用ＰＣＢ樣品上方的光學(xué)顯微鏡（ＯＭ）實時觀察晶逡逑枝的生長情況。逡逑￣￣

電阻值低于５０ｋｎ時的時間，作為電路板的電化學(xué)遷移失效時間，對三次實驗失逡逑效時間取平均值。實驗結(jié)果統(tǒng)計如下表２－３所示。在每種ＮａＣｌ濃度下實驗的電逡逑路板樣品的表面絕緣電阻曲線選擇其中一條，如圖２－３所示，這是三次重復(fù)測試逡逑中處于中間值的表面絕緣電阻曲線。逡逑邐邋表２－３不同離子濃度下ＮａＣｌ溶液的電路板ＴＴＦ邋邐逡逑離子濃度邐｜離子濃度邐｜離子濃度逡逑ＴＴＦ（ｓ）邐ＴＴＦ（ｓ）邐ＴＴＦ（ｓ）逡逑ｃ邋（ｍｍｏｌ／Ｌ）邐ｃ邋（ｍｍｏｌ／Ｌ）邐ｃ邋（ｍｍｏｌ／Ｌ）逡逑邐０邐４６７邐０５邐９５邐３邐３６逡逑０．１邐２５６邐０６邐８２邐４邐２２逡逑０．２邐１５９邐０８邐７２邐５邐１０逡逑０．３邐１３８邐１邐６７邐６邐０逡逑０．４邐１１２邐２邐４９邐逡逑１３逡逑

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