PCB 离子迁移失效怎么防？失效分析与防护技术全指南

一、引言

二、离子迁移失效的机理与根源

2.1 失效判断标准

2.2 失效机理与根源

1. 核心机理：PCB 表面残留的离子污染物（如助焊剂残留、电镀液残留、手指汗渍），在高湿度环境下溶解形成电解液，电场作用下金属离子（铜、锡、金）从阳极迁移至阴极，形成枝晶，最终短路。
2. 关键根源：
   • 清洁不彻底：焊接后助焊剂残留（离子含量＞2μg/cm²）、电镀后清洗不充分；
   • 材料选型不当：使用高离子含量的基板、油墨（离子含量＞10μg/g）；
   • 环境因素：使用环境湿度＞75% RH、存在化学腐蚀气体；
   • 设计缺陷：线间距过小（＜0.1mm），电场强度过高（＞100V/mm）。

三、实操方案：离子迁移失效防护全流程

3.1 失效分析流程

1. 污染检测：用离子污染测试机检测 PCB 表面离子浓度，判断是否超标；通过傅里叶红外光谱仪分析污染物类型（助焊剂 / 电镀液残留）。
2. 环境模拟测试：将 PCB 置于 MU 可程式恒温恒湿试验机（温度 85℃、湿度 85% RH），施加额定电压，持续 1000 小时，观察是否出现短路。
3. 微观观察：用 Leica D700M 显微镜观察 PCB 表面是否有枝晶生长，定位失效区域。

3.2 防护方案

1. 源头控制：减少离子污染：
   • 材料选型：选用低离子含量基板（如生益 S1130，离子含量≤5μg/g）、无卤油墨（太阳无卤油墨），捷配所有原材料均通过离子含量检测，免费提供检测报告。
   • 工艺清洁：焊接后采用环保洗板水彻底清洗，去除助焊剂残留；电镀后采用三级纯水清洗，离子浓度控制在≤1.5μg/cm²；捷配配备专业洗板设备，确保清洁效果。
2. 设计优化：
   • 线间距：高压区域线间距≥0.2mm（电场强度＜50V/mm），符合 IPC-2221 标准；
   • 捷配免费 DFM 审核可识别线间距过小等设计缺陷，提供优化建议。
3. 环境防护：
   • 表面处理：优先采用沉金、沉银工艺，形成致密保护层，减少金属离子析出；
   • 涂层防护：关键区域喷涂三防漆（捷配提供丙烯酸、硅酮类三防漆服务），隔绝湿气与污染物；
   • 存储使用：环境湿度控制在 40%-60% RH，避免与化学腐蚀物质接触。