電路板會導電性污染物架橋現象及改善

2020-05-19 12:01:49 434

由導電鹽類所形成的架橋電路，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。它們會在兩個導體間產生離子遷移，同時在絕緣體的表面形成短路。腐蝕性的副產品如：氯及硫的鹽類會在生產環(huán)境中形成，它們是一種化學的型式同時可能導致短路。一個這種類型的故障范例，如后圖所示。發(fā)生樹狀的成長，是由于電氣性傳送金屬從一個導體到另外一個，因此也被描述為電氣性金屬擴散遷移，樹狀成長故障范例，如后圖所示。

只要符合后續(xù)的狀態(tài)，樹枝形式的結晶會在表面上形成（包含空洞的內側表面）：
?持續(xù)性的液體水膜，幾個分子以上的厚度
?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），這種現象就會明顯的加速。爆板剝離或空泡，這也會提升濕氣或污染物的累積，可能提升樹狀結構的成長，導電性陽極細絲成長是一個特別的樹狀結構成長案例，后面會做一些討論。故障發(fā)生的時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檢討過了。

樹狀的成長時常是由陰極到陽極，金屬離子的形成是由陽極溶解所產生，之后沿著導電的通路傳送并還原析鍍在陰極。這個析出物外型像樹枝，因為它帶有蔓延的分枝。當這個成長物碰觸到另外一個導體，那里就會有一個意外的電流提升，有些時候就會損壞這個樹枝狀結構，但是也可能導致一個電路暫時無功能或損傷了元件。已經被提出的故障模式是，當吸收了濕氣就會產生一個電化學電池。后續(xù)的銅電極反應
范例：
陽極：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，銅金屬在陽極溶解同時擴散遷移到陰極，到達該處就不再是可溶的了。樹枝結構的形成，循著pH值的梯度進行。陰陽極間的電壓差也會影響樹枝結構的成長速率，當陰陽極是同種金屬（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極間產生。當金屬是不同類的時候，氧化還原腐蝕可能會在沒有偏壓的狀態(tài)下發(fā)生。

如果存在著一個施加的偏壓，陰陽極又在有水的環(huán)境中，樹狀的成長幾乎會即刻發(fā)生。一個簡單的實驗就可以證明這種觀點，只要施加6-V的偏壓在兩導體間就足夠誘導快速的成長（可以用低倍率的顯微鏡觀察），即便是在蒸餾水或是去離子水中仍然會讓導體架橋，在自來水中會更快一點。

氧化還原腐蝕會發(fā)生在不類同的金屬間，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傾向）。當金屬彼此接近，較偏貴金屬端的呈現陰極行為另外一個就會是陽極，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加速這個反應。當陽極相較于陰極非常的小，它的腐蝕可能會非常的快速。相反的如果陽極比陰極大很多，腐蝕就未必會如何嚴重，特別是如果電位的差異小的時候。