玻纤束阳极漏电失效的判定方法
技术领域
本发明属于PCB制作技术领域,涉及一种PCB性能的判定方法,具体涉及一种玻纤束阳极漏电失效的判定方法。
背景技术
玻纤布是目前PCB行业多层覆铜板的主要基材,应用范围广泛,其和树脂一起构成PCB板中的非导体的主要组成部分。玻纤布主要由玻纤束纺织而成,玻纤束由硅砂等原料煅烧成液态后,通过极细小的合金喷嘴拉成极细玻纤,再将几百根玻纤缠绞而制成。
在PCB加工过程中,二阶以上多层板完成钻孔工艺后即进行镀孔工艺,其目的是使孔壁中非导体部分的树脂及玻纤束金属化,以形成足够导电及焊接的金属孔壁。在钻孔、镀孔工艺后,在相邻通孔的金属孔壁(一般为铜壁)之间不可避免地会出现玻纤束彼此搭接,甚至出现焊接后相邻两导线同时与同一束玻纤连接,或者导线与孔壁经过玻纤纱的接头,或者多层板的层与层之间经过玻纤束从而存在导通的可能等问题。在正常环境条件下,上述情况中PCB层间的两点之间尚能维持足够的绝缘(即绝缘电阻足够高),而不致影响到线路工作性能。然而一旦处于高温高湿的恶劣环境,而PCB板材品质又不是很好的情况下,且PCB板上的两点间的电压又出现差异(偏压)时,在相邻导体间导体中的铜离子将产生电化学反应,在电场的作用下铜离子由电极析出,通过玻纤束向另一极迁移,进而出现轻微的漏电现象,即出现玻纤束阳极漏电(ConductiveAnodicFilament,简称CAF)失效现象,简言之,就是在高偏置电压、高湿度、离子污染和迁移通道这些条件具备时,PCB层压板内两个导体之间出现绝缘电阻显著下降直到短路失效的现象。玻纤束阳极漏电失效现象的发生,将使导体间的绝缘性能下降,严重时会引起电路功能失常、电路短路等现象,严重影响产品的可靠性。
目前,随着PCB板向高密度、小型化发展,以及ROHS法令(欧盟限制使用铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯(PBBs)和多溴二苯醚(PBDEs)等6种有毒物质的环保法令)、电子产品向高频传输方向发展等趋势下,使得PCB板孔间距、线间距、板厚越来越小,层越来越多,这对PCB板的生产工艺、对覆铜板的电气绝缘性能提出了更高的要求,而相邻导体间距离的缩短,也为玻纤束阳极漏电失效提供了有利条件。因此,用户在PCB板的可靠性实验中均要求对其进行玻纤束阳极漏电实验以进行性能测试。
CAF失效现象常发生在测试孔链中的孔与孔之间、孔与导线之间、导线与导线之间。图1所示是对测试板(选定的PCB板)内的玻纤束进行玻纤束阳极漏电实验时,选用的测试孔链中不同测试点的位置示意图。其中图1A为测试孔链中孔与孔之间的测试点,图1B为测试孔链中孔与导线之间的测试点,图1C为测试孔链中导线与导线之间的测试点。实践经验证明,一般在测试孔链中孔与孔之间最容易发生CAF失效现象,所以,在进行玻纤束阳极漏电实验时一般都选择测试孔链中孔与孔间的测试点。
图6示出了测试板1的测试孔链中测试点与采样点的关系,图中的测试点选定为孔与孔之间,即测试孔3与测试孔3之间。从图6中可见,用于玻纤束阳极漏电实验的测试板1中一般均包含有多个测试孔链2(也可能有的仅包含两条测试孔链),测试点选定为孔与孔之间,设置在测试孔链2一端的采样点4内设有内孔5,多条不同测试孔链的端部通过连接最终形成两个采样点4,以便提供实验前和实验后对选定采样点之间阻值的测量。在玻纤束阳极漏电实验中,在其中一个采样点的内孔5中焊接电源线,以便对测试孔链2中的测试孔3施加一定电压,在另一个采样点的内孔5中焊接数据线,以便利用专用的阻值测量仪器测量两个采样点之间的电阻值。
在现有技术中,玻纤束阳极漏电实验的方法如图2所示。即:先测量得到实验前测试样品上选定采样点间的阻值(即初始阻值);然后对测试样品进行玻纤束阳极漏电实验,具体的为将测试样品放置在一定温度和一定湿度环境下静置一定时间,在静置时间结束时对该测试样品中选定采样点对应的测试孔链中的测试孔施加一定的高压,或者在该环境中对该测试孔持续加压(相比测试孔只在静置时间结束后加压,持续加压更易造成CAF失效现象发生),就完成了玻纤束阳极漏电实验。最后,测量得到实验后选定采样点间的检测阻值,并将初始阻值与实验后采样点间的检测阻值进行比较,根据阻值的变化来判断是否有玻纤束阳极漏电失效现象发生。一般的,在进行上述实验后,当实验后测得的采样点间的检测阻值与初始阻值相比有大幅减小时(一般减小的幅度为10倍或以上),则判定有玻纤束阳极漏电失效现象发生。
在玻纤束阳极漏电实验后,通常测试样品会发生变色、腐蚀等情况,这些情况会对实验后采样点间的阻值产生极大的影响,可能会引起阻值发生较大的变化;同时,有些非CAF因素,例如选定测试点被污染等原因,也可能导致实验后采样点间的检测阻值相对初始阻值大幅减小,如果单纯因实验后采样点间的检测阻值与初始阻值大幅减小就判定出现玻纤束阳极漏电失效现象,就可能会因非CAF因素而导致将测试样品误判为发生了玻纤束阳极漏电失效现象,从而降低了进行玻纤束阳极漏电实验的有效性和准确度。在现有技术中,尚没有很好的方式来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中玻纤束阳极漏电实验中存在非CAF因素而导致误判的不足,提供一种玻纤束阳极漏电失效的判定方法,该方法能有效排除玻纤束阳极漏电实验中因非CAF因素导致的误判,从而提高玻纤束阳极漏电实验的判断准确性。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该玻纤束阳极漏电实验的失效的判定分析方法包括以下步骤:
步骤S1:对测试样品进行玻纤束阳极漏电实验,并在实验后,测量得到测试样品上选定采样点间的第一检测阻值,如果第一检测阻值与该选定采样点间的初始阻值的比值处于第一阈值范围内,对所述测试样品/测试样品上所述测试点间进行表面检查,并清除经表面检查后发现的测试孔链上的污染物;
步骤S2:测量得到清除污染物后的测试样品上所述采样点间的第二检测阻值,并将第二检测阻值与初始阻值进行比较,以判断测试样品是否发生了玻纤束阳极漏电失效现象:如果第二检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内,则判断测试样品没有发生玻纤束阳极漏电失效现象;如果第二检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内,则判断测试样品发生了玻纤束阳极漏电失效现象。
其中,在步骤S1中,对测试样品上测试点间进行表面检查是采用显微镜来进行检查,所述显微镜的放大倍数为200-1000倍。
进一步优选的是,在步骤S2中,如果第二检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内,则继续进行以下步骤:
步骤S3:对测试样品/测试样品上所述测试点间进行第一次喷淋清洗,以去除测试点间的液态污染物,待干燥后测量得到清洗后的测试样品上所述采样点间的第三检测阻值,并将第三检测阻值与初始阻值进行比较,以判断测试样品是否发生了玻纤束阳极漏电失效现象:如果第三检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内,则判断测试样品没有发生玻纤束阳极漏电失效现象。
其中,所述步骤S3中,对测试样品的测试点间进行第一次清洗是采用有机溶剂或去离子水为溶剂对整个测试样品或对测试样品的测试点间进行超声波清洗。
优选的是,所述有机溶液采用浓度为75%的异丙醇或浓度为50%的异丙醇。
进一步优选的是,在步骤S3中,如果第三检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内,则继续进行以下步骤:
步骤S4:对测试样品/测试样品上所述测试点间进行第二次喷淋清洗,以去除测试点间的细小污染物,待干燥后测量得到清洗后的测试样品上所述采样点间的第四检测阻值,并将第四检测阻值与初始阻值进行比较,以判断测试样品是否发生了玻纤束阳极漏电失效现象:如果第四检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内,则判断测试样品没有发生玻纤束阳极漏电失效现象;如果第四检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内,则判断测试样品发生了玻纤束阳极漏电失效现象。
其中,所述步骤S4中,对测试样品上测试点间进行第二次清洗是采用低浓度酸液对整个测试样品或对测试样品的测试点间进行清洗。
优选的是,所述低浓度酸液采用浓度为3-5%的盐酸液,或采用浓度为1%的硫酸液。
优选的是,所述步骤S3/步骤S4中,在对测试样品或测试样品上测试点间进行第一次喷淋清洗/进行第二次喷淋清洗后,对测试样品或测试样品的测试点间进行干燥是采用压缩空气枪或热风对整个测试样品或测试样品的测试点间进行吹拂或进行烘烤。
其中,在步骤S1中,所述测试样品上采样点间的各检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内是指各检测阻值相比初始阻值减小的幅度的数量级为(101,107);
在步骤S2/步骤S3/步骤S4中,所述各检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内是指各检测阻值相比初始阻值减小的幅度的数量级为(100,101),所述各检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内是指各检测阻值相比初始阻值减小的幅度的数量级为(101,107)。
优选的是,测试样品上的选定测试孔链的采样点采用两个,所述测试孔链内部形式即测试点形式为孔与孔之间,或者孔与导线之间,或者导线与导线之间。
本发明判定方法的有益效果是:在玻纤束阳极漏电实验的基础上,可以消除实验测试样品上测试点间的固有污染或在实验过程中引起污染,从而能够有效排除影响玻纤束阳极漏电实验中非CAF因素导致的误判,大大提高玻纤束阳极漏电实验结果的准确性,该判定方法简单、有效,且快捷。
附图说明
图1是现有的玻纤束阳极漏电实验中常用测试点的位置示意图;
图2是现有技术中玻纤束阳极漏电失效的判定方法的流程图;
图3是本发明玻纤束阳极漏电失效的判定方法的流程图;
图4是明显污染物对测试样品造成污染的图像;
图5是细小污染物对测试样品造成污染的图像;
图6是是测试板中采样点与测试孔链(内含多个测试孔)的
关系示意图。
图中:1-测试板;2-测试孔链;3-测试孔;4-采样点;5-内孔。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明玻纤束阳极漏电失效的判定方法作进一步详细描述。
实施例1:
如图3所示,本发明提供的玻纤束阳极漏电失效的判定方法能有效地排除大部分因非CAF因素而造成的玻纤束阳极漏电失效,具体如下:
步骤S1:对测试样品进行玻纤束阳极漏电实验,并在实验后,测量得到测试样品上选定采样点间的第一检测阻值,如果第一检测阻值与该选定采样点间的初始阻值的比值处于第一阈值范围内,对所述测试样品/测试样品上所述测试点间进行表面检查,并清除经表面检查后发现的测试孔链上的污染物。其中,在步骤S1中,所述测试样品上采样点间的各检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内是指各检测阻值相比初始阻值减小的幅度的数量级为(101,107)。
在本实施例中,在对测试样品进行玻纤束阳极漏电实验之前,按现有技术中进行玻纤束阳极漏电实验时的实验条件进行准备:先选定采样点,本实施例中,测试样品中设置有80个测试孔链,所述测试孔链内部形式为孔与孔之间,采样点设置在对应测试孔链的一端;在进行实验前测量得到测试样品上选定的两采样点间的初始阻值,这里,测得的测试样品上两采样点间的初始阻值约为5.6E+9欧,然后按玻纤束阳极漏电实验的实验条件进行实验,实验完成后再次测量得到测试样品上两采样点间的第一检测阻值。
本实施例中,实验后测量得到的第一检测阻值中,有15个阻值约为2.5E+6欧,计算可知该第一检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内,按现有技术中的惯常说法即实验后测试样品上两采样点间的第一检测阻值较初始阻值发生了大幅度减小(大幅度减小是指所述测试样品上测试点间的阻值比初始阻值减小了101倍或以上),如果按现有技术中玻纤束阳极漏电失效的判定方法来进行判断,则判定该15个阻值所涉及的测试孔链可能都发生了CAF失效现象。但是,在本本实施例中不直接判定该测试样品发生了玻纤束阳极漏电失效现象,而是继续进行下一步处理以及测量。
在该步骤中,首先将测试样品放在一定倍数的显微镜下对其进行表面检查,主要是对测试样品中相应的测试孔链进行表面检查,察看孔与孔之间是否存在异常,并观察采样点附近是否有明显污染物。由于经过玻纤束阳极漏电实验后的测试样品在放大一定倍数后,能够发现很多肉眼无法观察到细节,例如测试样品表面上的结晶、细小的污染物等。本实施例中,可以采用放大倍数为500倍的显微镜来观察测试样品,检查测试点附近是否有明显污染物。如检查到测试点间有明显污染物,则清除所述污染物。例如:可使用镊子等工具将污染物轻轻移除或使用棉签蘸取少量无水乙醇轻轻粘走污染物。
当然,也可使用其他不同放大倍数的显微镜来观察测试样品,以确定测试点间的阻值变化是否由一些虽然微小,但是仍能通过显微镜发现的污染物而引起。这些污染物包括将测试样品转移至实验箱过程中产生的其他污染,如连接线碎屑污染等,如图4所示为明显污染物(连接线碎屑)对测试样品造成的污染的图像。
步骤S2:测量得到清除污染物后的测试样品上所述采样点间的第二检测阻值,并将第二检测阻值与初始阻值进行比较,并根据比较结果,判断是否进行步骤S3:如果第二检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内,则判断测试样品没有发生玻纤束阳极漏电失效现象;如果第二检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内,则判断测试样品发生了玻纤束阳极漏电失效现象。其中,在步骤S2中,所述第二检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内是指第二检测阻值相比初始阻值减小的幅度的数量级为(100,101),所述第二检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内是指第二检测阻值相比初始阻值减小的幅度的数量级为(101,107)。
清除了明显污染物以后,再次测量得到测试样品上两采样点间的第二检测阻值。如果该第二检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内(即两者在10的同次方范围内变化),则表示阻值变化可能是由明显污染物引起的,判定测试样品上无CAF失效现象发生,即没有发生玻纤束阳极漏电失效现象,此时不再继续步骤S3;如果第二检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内(即两者的变化在101倍或以上),说明该阻值变化并不完全是由上述明显污染物而引起的,因此还需要对测试样品继续进行下一步处理以及测量,即进行步骤S3。
本实施例中,在清除明显污染物后测得两采样点之间的第二检测阻值为5.1E+6欧,即测量得到的第二检测阻值较初始阻值仍发生了大幅度减小,则判定可能发生了CAF失效现象,因而继续进行步骤S3。
步骤S3:对测试样品/测试样品上所述测试点间进行第一次喷淋清洗,以去除测试点间的液态污染物,待干燥后再测量得到清洗后的测试样品上所述采样点间的第三检测阻值,并将第三检测阻值与初始阻值进行比较,并根据比较结果判断是否进行步骤S4:如果第三检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内,则判断测试样品没有发生玻纤束阳极漏电失效现象;如果第三检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内,则判断测试样品发生了玻纤束阳极漏电失效现象。其中,该步骤S3中的第二阈值范围和第一阈值范围与步骤S2中的相同。
在该步骤中,可以采用有机溶液,如异丙醇(IPA)对整个测试样品进行第一次清洗,以检查采样点间的阻值变化是否由一些液态污染物而引起的。这些细小污染物包括玻纤束阳极漏电实验前处理过程中产生的助焊剂、操作人员汗液、油脂等污染物等,图5所示为液态污染物(汗液)对测试样品造成污染从而导致测试样品板面发生变色腐蚀的图像。
本实施例中,使用浓度为75%的异丙醇对整个测试样品进行喷淋清洗,然后使用压缩空气枪对整个测试样品进行干燥。当然,也可以采用热风吹拂或采用一定温度烘烤(比如105℃)测试样品表面的方式来对测试样品进行干燥。并观察测试样品表面的变色腐蚀区域有无变化,并再次测量得到测试样品在经过第一次清洗后两采样点间的第三检测阻值。如果该第三检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内(即两者在10的同次方范围内变化),则表示阻值变化可能是由液态污染物引起的,判定测试样品上无CAF失效现象发生,即没有发生玻纤束阳极漏电失效现象,此时不再继续步骤S4;如果第三检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内(即两者的变化在101倍或以上),说明阻值变化并不完全是由液态污染物而引起的,因此还需要对测试样品继续进行下一步处理以及测量,即进行步骤S4。
在本实施例中,清除液态污染物后测得的两采样点间的第三检测阻值约为4.5E+6欧,即测量得到的第三检测阻值与初始阻值仍发生了大幅度减小,说明阻值变化并不是由液态污染物引起的两采样点间的阻值变化,则判定可能发生了CAF失效现象,因而继续进行步骤S4。
步骤S4:对测试样品/测试样品上所述测试点间进行第二次喷淋清洗,以去除测试点间的细小污染物,待干燥后测量得到清洗后的测试样品上所述采样点间的第四检测阻值,并将第四检测阻值与初始阻值进行比较,并根据比较结果来判定测试样品上是否发生了CAF失效现象:如果第四检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内,则判断测试样品没有发生玻纤束阳极漏电失效现象;如果第四检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内,则判断测试样品发生了玻纤束阳极漏电失效现象。其中,该步骤S4中的第二阈值范围和第一阈值范围与步骤S2中的相同。
在该步骤中,可以采用低浓度酸液对测试样品进行第二次清洗。以确定两采样点间的阻值变化是否由一些未可知的其他细小污染物而引起的。这些污染物包括测试样品表面的细小金属碎屑等,需要采用酸液溶解才能清除。采用低浓度酸液既能清洗或带走金属碎屑,又不会伤到PCB板。
本实施例中,使用3-5%的盐酸对整个测试样品进行喷淋清洗,然后使用热风吹拂对测试样品进行干燥,并再次测量得到测试样品经第二次清洗后两采样点间的第四检测阻值。如果该第四检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内(即两者在10的同次方范围内变化),则表示阻值变化可能是由细小污染物引起的,判定测试样品无CAF失效现象发生,即本次实验中测试样品没有发生玻纤束阳极漏电失效现象;如果第四检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内(即两者变化在101倍或以上),判定本次实验中测试样品发生了CAF失效现象。
在本实施例中,清除其他污染物后只有1个采样点间的第四检测阻值约为6.9E+6欧,由于该第四检测阻值较初始阻值仍为大幅减小,说明并不是由于两测试点间的细小污染物影响了两采样点间的阻值变化,而可判定是由离子迁移对采样点间的阻值变化产生了影响,则判定测试样品发生了玻纤束阳极漏电失效现象,处理以及测量过程结束。
这里应该理解的是,在步骤S2-步骤S4中对测试样品/测试样品上所述测试点间进行处理时,既可以只针对检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内的测试孔链进行处理,也可以针对整个测试样品都进行处理,前者的处理效率高于后者的处理效率。
在本实施例中,在进行测试的80个测试孔链中,按现有技术中玻纤束阳极漏电失效的判定方法可能判断为失效的测试孔链共计15个,而利用本实施例所述的玻纤束阳极漏电失效的判定方法,排除了大部分的非CAF干扰因素,最终判断真正失效的测试孔链只有1个,准确度和有效性大大提高。
实施例2:
本实施例与实施例1的区别在于:本实施例中的判定方法只包括有步骤S1、步骤S2和步骤S3,而不包括步骤S4。
在步骤S3中,采用去离子水对整个测试样品进行第一次清洗,然后使用压缩空气枪对整个测试样品进行干燥,并测量得到测试样品经第一次清洗后两采样点间的第三检测阻值。
在本实施例中,经过第一次清洗后采样点间的第三检测阻值约为8.9E+9欧,由于测试样品在经过第一次清洗后测得两采样点间的第三检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内(即两者在10的同次方范围内变化),说明是液态污染物影响了两采样点间的阻值变化,因此判定无CAF失效现象发生,则终止进行处理以及测量。
本实施例中的其他步骤都与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例3:
本实施例与实施例1的区别在于:本实施例中的判定方法只包括有步骤S1和步骤S2,而不包括步骤S3和步骤S4。
在步骤S2中,测量得到清除污染物后的测试样品上所述采样点间的第二检测阻值,并将第二检测阻值与初始阻值进行比较,以判断测试样品是否发生了玻纤束阳极漏电失效现象:如果第二检测阻值与初始阻值的比值处于第二阈值范围内,则判断测试样品没有发生玻纤束阳极漏电失效现象;如果第二检测阻值与初始阻值的比值处于第一阈值范围内,则判断测试样品发生了玻纤束阳极漏电失效现象。
本实施例中的其他步骤都与实施例1相同,这里不再赘述。
这里应该理解的是,在实施例1-3中,所述各个步骤中所列举的测量得到的两采样点间的各检测阻值的具体数值并无具体意义,在实际判定方法中,应该以各检测阻值与初始阻值的比值的数量级作为判定的依据。同时,测试点的形式除了在实施例1-3中所采用的测试孔链中孔与孔间的形式外,还可以是孔与导线之间、导线与导线之间的形式。
本发明玻纤束阳极漏电失效的判定方法是在玻纤束阳极漏电实验的基础上,根据测试样品中可能存在的固有污染物或在实验过程中因引起污染而产生的污染物,并依据污染物的易检查度逐步排除影响玻纤束阳极漏电实验中非玻纤束阳极漏电因素而导致的误判,能够排除绝大部分的非CAF干扰因素,有助于实验人员快捷、准确地分析得出玻纤束阳极漏电失效的结果。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。