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PCB线路板故障原因之铜离子迁移

  一般高密度增层PCB线路板的故障模式主要有两种。第一种如图7.15为导体层间的铜离子迁移,对半径只有0.87A的铜离子而言,环氧树脂可视为是海棉状的结构,因此铜离子如果受到导电层间电压的影响很容易通过环氧树脂而由阴极到达阳极形成树枝状的铜析出物。

  铜离子迁移比较容易发生在上下相间的导电层而比较不容易发生在同一层导线之间,主要原因是因为相邻导电层之间的绝缘层厚度通常只有40um,而同一导电层内的导线间距一般为100um,而由电场强度的观点来看,垂直导线方向的电场强度也比平面上的电场强度大,因此上下相间的导电层比较容易产生铜离子迁移。

  如果同一层导体层内产生铜离子迁移时有可能的原因是树脂特性以外的因素所造成的结果,例如图7.16为去除晶片的线路板接合部分表面,由照片可以看到中间的三条线路间有产生铜离子迁移的现象,这些导线之间的最小线距为65um,因此铜离子迁移的现象不只发生在距离只有40um的相邻导线层间也会发生在线距65um的相邻导线之间。

  造成横向铜离子迁移的主要原因是印刷线路板表面铜箔和树脂之间的黏结强度较弱。同样的问题也发生在防锡漆开口的位置,铜导线和防锡漆之间多少会有undercut产生。因此在形成防焊漆之后进行的制程如镀金,如果残留化学药品清洗不干净时,便会造成undercut的地方产生铜迁移的问题。

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