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灰尘笼罩密度对电路板电化学迁移失效的作用
2022-01-03 13:13
本文摘要:高密度电封装在一定温湿情况和电位差作用下相邻线路、焊点之间易发生电化学迁移导致绝缘失效。在灰尘污染严重的情况下电子设备内部的灰尘颗粒沉积改变了电路板外貌临界湿度从而改变电化学迁移的失效机理和时间。 北京邮电大学自动化学院的研究人员周怡琳、鲁文睿在2020年第12期《电工技术学报》上撰文接纳温湿偏置实验研究13~18m粒径的灰尘颗粒笼罩密度与情况温度、湿度、电场强度交互作用下对电路板电化学迁移失效时间的影响发现颗粒笼罩密度造成的电化学迁移失效时间呈非单调变化。

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高密度电封装在一定温湿情况和电位差作用下相邻线路、焊点之间易发生电化学迁移导致绝缘失效。在灰尘污染严重的情况下电子设备内部的灰尘颗粒沉积改变了电路板外貌临界湿度从而改变电化学迁移的失效机理和时间。

北京邮电大学自动化学院的研究人员周怡琳、鲁文睿在2020年第12期《电工技术学报》上撰文接纳温湿偏置实验研究13~18m粒径的灰尘颗粒笼罩密度与情况温度、湿度、电场强度交互作用下对电路板电化学迁移失效时间的影响发现颗粒笼罩密度造成的电化学迁移失效时间呈非单调变化。

颗粒笼罩密度低于350g/cm2时失效时间与颗粒笼罩密度呈负指数函数;高于350g/cm2时呈正指数函数。

从颗粒吸附水分与改变晶枝生长路径两方面分析了颗粒漫衍在高、低密度区对电化学迁移失效的作用机理为建设灰尘污染情况下高密度电路板的可靠性检测方法奠基了基础。

我国空气污染严重灰尘颗粒可随空气流动进入电子设备内部靠重力和静电力附着在电路板及电子元器件外貌引发种种电接触故障而电子器件的故障会进一步影响整个系统的可靠性。灰尘从组成上可分为可溶性盐和不行溶性颗粒。可溶性盐的溶解度越大导致笼罩的电路板临界湿度越低更易引起绝缘电阻下降加速电化学迁移失效。

电路板电化学迁移失效时间随灰尘笼罩密度增加出现的这种非单调变化体现出灰尘颗粒对电化学迁移失效的双向作用。本研究为建设灰尘污染情况下高密度电路板的可靠性检测方法奠基了基础。

以上研究结果揭晓在2020年第12期《电工技术学报》论文标题为“灰尘笼罩密度对电路板电化学迁移失效的作用”作者为周怡琳、鲁文睿。

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在颗粒漫衍高密度区间(高于350g/cm2时)更多的颗粒笼罩使得电路板外貌吸附水分的区域淘汰而且大量颗粒阻挡了晶枝的形成路径且使晶枝结构疏松永久性失效消失间歇性失效淘汰延缓了绝缘失效的发生失效时间与颗粒笼罩密度呈正指数函数。

综上可知灰尘会影响电路板外貌湿度、温度和电场漫衍进而改变电化学迁移机理和失效时间。

图1 梳状电路板样品

图3 低密度下颗粒在外貌吸附水分形成弯月面

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以上研究结果揭晓在2020年第12期《电工技术学报》论文标题为“灰尘笼罩密度对电路板电化学迁移失效的作用”作者为周怡琳、鲁文睿。

电化学迁移是一种电化学现象。

高密度电路板封装中在一定的温湿度条件下绝缘质料外貌凝聚了水膜线路或焊点的阳极金属被水解形成金属离子在电场力的作用下通过迁移到阴极并被还原逐渐形成树枝状金属沉积物被称为“晶枝”其从阴极向阳极生长导致相邻南北极间的外貌绝缘电阻(Surface Insulation Resistance, SIR)显著降低的失效现象称为电化学迁移。

研究人员通过选取13~18m粒径的SiO2颗粒作为灰尘不溶性物质的代表在尺度梳状电路板上举行温湿偏置实验研究灰尘颗粒笼罩密度对电化学迁移失效的作用机理和作用特性。通过实验发现以350g/cm2为分界颗粒笼罩低密度区和高密度区内失效时间出现差别的变化纪律。

灰尘对电路板的笼罩还会升高局部温度加速电化学迁移。


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