PCB電路板故障原因之銅離子遷移

　　一般高密度增層PCB電路板的故障模式主要有兩種。第一種為導(dǎo)體層間的銅離子遷移，對(duì)半徑只有0.87A的銅離子而言，環(huán)氧樹(shù)脂可視為是海棉狀的結(jié)構(gòu)，因此銅離子如果受到導(dǎo)電層間電壓的影響很容易通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂而由陰極到達(dá)陽(yáng)極形成樹(shù)枝狀的銅析出物。

　　銅離子遷移比較容易發(fā)生在上下相間的導(dǎo)電層而比較不容易發(fā)生在同一層導(dǎo)線之間，主要原因是因?yàn)橄噜弻?dǎo)電層之間的絕緣層厚度通常只有40um，而同一導(dǎo)電層內(nèi)的導(dǎo)線間距一般為100um，而由電場(chǎng)強(qiáng)度的觀點(diǎn)來(lái)看，垂直導(dǎo)線方向的電場(chǎng)強(qiáng)度也比平面上的電場(chǎng)強(qiáng)度大，因此上下相間的導(dǎo)電層比較容易產(chǎn)生銅離子遷移。

　　如果同一層導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生銅離子遷移時(shí)有可能的原因是樹(shù)脂特性以外的因素所造成的結(jié)果，例如圖7.16為去除晶片的線路板接合部分表面，由照片可以看到中間的三條線路間有產(chǎn)生銅離子遷移的現(xiàn)象，這些導(dǎo)線之間的最小線距為65um，因此銅離子遷移的現(xiàn)象不只發(fā)生在距離只有40um的相鄰導(dǎo)線層間也會(huì)發(fā)生在線距65um的相鄰導(dǎo)線之間。

　　造成橫向銅離子遷移的主要原因是印刷電路板表面銅箔和樹(shù)脂之間的黏結(jié)強(qiáng)度較弱。同樣的問(wèn)題也發(fā)生在防錫漆開(kāi)口的位置，銅導(dǎo)線和防錫漆之間多少會(huì)有undercut產(chǎn)生。因此在形成防焊漆之后進(jìn)行的制程如鍍金，如果殘留化學(xué)藥品清洗不干凈時(shí)，便會(huì)造成undercut的地方產(chǎn)生銅遷移的問(wèn)題。