电路板会导电性污染物架桥现象及改善

2020-05-19 12:01:49 434

由导电盐类所形成的架桥电路，可能发生在电路板电镀、电路板蚀刻或是助焊剂残留在电路板上的状况，这些离子残留在湿的环境下是很好的导体。它们会在两个导体间产生离子迁移，同时在绝缘体的表面形成短路。腐蚀性的副产品如：氯及硫的盐类会在生产环境中形成，它们是一种化学的型式同时可能导致短路。一个这种类型的故障范例，如后图所示。发生树状的成长，是由于电气性传送金属从一个导体到另外一个，因此也被描述为电气性金属扩散迁移，树状成长故障范例，如后图所示。

只要符合后续的状态，树枝形式的结晶会在表面上形成（包含空洞的内侧表面）：
?持续性的液体水膜，几个分子以上的厚度
?曝露的金属，特别是锡、铅、银或铜这些可能在阳极被氧化的金属
?低直流电的的电气性偏压

只要有水解性的离子污染物存在（例如：从助焊剂残留或高分子释出的卤素及酸），这种现象就会明显的加速。爆板剥离或空泡，这也会提升湿气或污染物的累积，可能提升树状结构的成长，导电性阳极细丝成长是一个特别的树状结构成长案例，后面会做一些讨论。故障发生的时间反比于间距平方及电压，这方面的故障机构在加速测试中已经检讨过了。

树状的成长时常是由阴极到阳极，金属离子的形成是由阳极溶解所产生，之后沿着导电的通路传送并还原析镀在阴极。这个析出物外型像树枝，因为它带有蔓延的分枝。当这个成长物碰触到另外一个导体，那里就会有一个意外的电流提升，有些时候就会损坏这个树枝状结构，但是也可能导致一个电路暂时无功能或损伤了元件。已经被提出的故障模式是，当吸收了湿气就会产生一个电化学电池。后续的铜电极反应
范例：
阳极：Cu — Cun+ + ne
H2O — 1/2 O2 + 2H+ + 2e_
阴极：H2O + e — 1/2H2 + OH-

此处主要的漏电的原因是由于水的电解，铜金属在阳极溶解同时扩散迁移到阴极，到达该处就不再是可溶的了。树枝结构的形成，循着pH值的梯度进行。阴阳极间的电压差也会影响树枝结构的成长速率，当阴阳极是同种金属（如：铜），尽管湿气与空气的介入也有一些影响，但是初期的电压差主要是决定于施加的偏压。腐蚀可能因为有裂缝而加速，也可能因为有氧浓度差异而在阴阳极间产生。当金属是不同类的时候，氧化还原腐蚀可能会在没有偏压的状态下发生。

如果存在着一个施加的偏压，阴阳极又在有水的环境中，树状的成长几乎会即刻发生。一个简单的实验就可以证明这种观点，只要施加6-V的偏压在两导体间就足够诱导快速的成长（可以用低倍率的显微镜观察），即便是在蒸馏水或是去离子水中仍然会让导体架桥，在自来水中会更快一点。

氧化还原腐蚀会发生在不类同的金属间，因为它们具有不同的电子亲和力（也就是它们具有的高低负电性倾向）。当金属彼此接近，较偏贵金属端的呈现阴极行为另外一个就会是阳极，湿气则是偶合两金属电气性的必要元素。一般并不需要施加偏压，但是如果极性是正确的可能会加速这个反应。当阳极相较于阴极非常的小，它的腐蚀可能会非常的快速。相反的如果阳极比阴极大很多，腐蚀就未必会如何严重，特别是如果电位的差异小的时候。