劣化法在整机微短路故障分析中的应用

佟刚

（深圳康凯斯信息技术有限公司， 广东 深圳 518000）

0 引言

电子产品从设计到生产再到用户手中， 其失效损失会逐级地放大， 甚至失效或许已成为灾难级。 电子通信行业客户的容错率几乎很少， 现阶段通信行业进入囚徒混战阶段， 一旦被踢出局，就会被用户轻易地忘记再也不能重来。 例如： 某品牌手机因电池失效在中国市场已归类为其他品牌。 从PCB 生产到整机， 我们希望找到一套方法来验证PCB 失效。 下面以PCB 微短路为基础， 讨论整套方法， 以期将失效围堵在公司内部， 将损失降到最低。

1 PCB 板微短路失效机理

微短路是指两个无互联关系的线或孔在温度、湿度正常的情况下电阻小于200 MΩ 并且测试互联电阻不小于100 Ω 现象。 手工测试微短路需要较长时间， 一般不小于20 s， 因此， 以下将从化学和工艺角度对其进行分析。

1.1 PCB 微短路失效机理（化学角度解析）

PCB 微短路的失效机理为： 层与层之间、 孔与线路之间、 孔与孔之间、 线路与线路之间， 处于高电位的铜离子沿着不良路径向低电位迁移生长， 在特定条件下会出现电阻导通现象， 从而造成PCB 微短路。 一般导通电阻为几千欧姆到几兆欧姆。

形成迁移的条件包括：

1） 合适的电位差；

2） 水汽；

3） PCB 露铜；

4） 铜离子；

5） 铜离子不良路径。

铜离子在电场作用下发生以下电子迁移[1]。

阳极： Cu→Cu2++2e-

H2O→H++OH-

阴极： 2H++2e-→H2

Cu2++2OH-→Cu （OH）2

Cu （OH）2→CuO+H2O

CuO+H2O→Cu （OH）2→Cu2++2OH

Cu2++2e-→Cu

HDI PCB 板的线和孔之间的间距小， 在高温高湿环境下， 在不同电位的作用下发生电子迁移，铜离子析出物在PCB 基材上呈树状扩展， 使得无互联关系的线和孔呈现一定的阻值， 另外树状分布铜晶体即使完全不连通， 也会由于通电电位差的原因而放电。……