BOB Neves 麦可罗泰克（常州）实验室翻译：陈燕

　　摘要：随着PCB的间距和部件变得越来越小，对导电阳极丝（CAF）和电气化学迁移阻值（ECM）的测试要求就变得越来越重要。尽管ECM和CAF可能看着简单，但在测试的合适设置和表现上还有很多障碍。创造出这些测试的条件需要有非常重要的技术经验和时间。在进行之前先在设备、接线和测试程序上做些家庭作业吧：一个错误的代价可能要花费无数的美金和上千小时的测试。

　　找到CAF的失效点需要非常的技巧。关于测试样品的准备、接线，和在箱体中的放置，不是都能在试验方法找到的。此篇是湿度和电压及其区分的一些观点。

　　晶枝、细丝和迁移： 这些听起来像《指环王》里那些邪恶的角色。不幸的是，他们是存在于电子产品中和产品上的。而且，像电影里一样，随着他们的壮大，好的部件就失效了。寻找这些问题（和其他方面）的工程师经常被称为巫师，而且他们会分组集会（IPC委员会），然后来确定找到这些邪恶根源的最佳行动方案。

　　不是开玩笑，电子产品的长期可靠性可以被这些邪恶角色严重影响，寻找这些邪恶角色的检测开始变得非常普遍。随着PCB的间距和部件变得越来越小，对导电阳极丝（CAF）和电气化学迁移阻值（ECM）的测试要求就变得越来越重要。不巧的是，实践程序远比理论“魔幻”得多：现有的检测方法并没有完全描述在检测这些邪恶角色时必要的注意之处和相关缺陷。这些电气化学迁移形式的方法，根据使用的检测样品和相关环境条件而有所不同。CAF测试样品装置成一定状态，通过晶枝探测测试样品识别出材料表面的失效时，来寻找材料中的失效。

　　关于检测晶枝、细丝和迁移使用到的环境检测，我在文章中总是花很长时间来涵盖这些现象和检测适用方法的定义和描述。我总是推荐“SIR指导手册—IPC-9201”。这本书涵盖的内容丰富，对涉及到环境模拟试验的人员来说是必备的。

　　我本人就任职于这个委员会，负责该文件的更新，但每次都还是毫不羞愧地从委员会处订购这份标准。有时候电气化学迁移和电气迁移阻值（EMR）这两个概念会混淆，也经常被错误地混同为同义词。而ECM出现在高湿度环境下，促成了电解液的形成，在施加电压时（在湿度箱内）生成电镀电池。另一方面，电气迁移是出现在干燥环境下（＜10%RH）施加电压时出现的，通常出现在高温下（如烘箱内）。

　　电气化学迁移在IPC-9201中的定义是“在直流电压偏差影响下在印制线路板的导电金属细丝的生长”。这一情况可能出现在外表面、内表面或元件填充材料中（例：纸/酚醛层压板）。最好理解的出现的细丝是表面晶枝；目视为带针刺的水晶结构，或者，讲得通俗一点，就是在接了电源的电路之间的毛绒绒的东西。当湿度箱内的水蒸气与样品和产品表面离子和/或无机物质结合时，生成电解液，晶枝就会生长。这个电解液和电子电压的出现形成了一个小型的电镀槽，其中的金属离子就从样品表面迁移到阴极，并向着测试电力阳极方向生长。

　　另一种类型的电气化学现象是CAF的生长，这一现象出现在材料内部。晶枝通常由板表面发现的任何或所有金属组成，CAF失效通常是金属盐（一般为羟基、氯化、或溴化铜）在基材中羟基玻璃/树脂界面的迁移。CAF的生长与ECM在本质上是不同的,ECM是晶枝从阴极向阳极的回长，CAF是细丝从阴极向阳极方向的生长。其他的文章有介绍这一有趣的现象和起因的，我在这里主要注重于ECM和CAF测试的测试参数。

　　设备：对于ECM或CAF测试，仅仅一个箱子、电源和万欧表是不够的。很多其他因素影响着对这种类型、这种精度和生产性的环境模拟实验。

　　湿度箱： 尽管湿度箱的供应商不愿意承认，但是实际上，不是所有的湿度箱都生产得一样的。在测试箱体中的均匀度对测试的完成的连续性是很关键的。测试箱体的均匀度受到空气气流技术、湿度产生方法、箱体的绝缘、箱体尺寸、空气制冷方法、系统控制方法和湿度感应类型等的影响。如果箱体不是均匀的，则样品上可能出现凝露，而且如果凝露在样品通电时出现，则很多奇怪和不受欢迎的东西就会出现了。如要不受箱体均匀度影响，则在箱体中的样品的放置与测试接线的路线就是关键了。测试样品的放置应是空气气流自由地通过样品的两边。放置时不应紧靠在一起，并且把样品与外界连接的线和管子应小心地排置，使空气气流不受隔断。

　　大多数CAF和ECM测试都需要在湿度箱内运行几百个小时，在这种加长处理情况下，箱体的电源电路和机械问题可能引起和导致环境条件的变化。在温度条件下，箱体中一滴水不要花多少时间就可以引起相对湿度的升高，从而影响测试样品。在任何检测方法中都没有规定应该怎样处理这里状况，需要小心地搜索、应用并记录到报告上。减少这些因素的方法包括多范围地定期预防维护和后备发电机。

　　电源：ECM和CAF测试要求有一种强制电压，帮助生成任何可能的晶枝或细丝的生长。虽然在欧洲开始使用AC电压，但现在电压通常可从10VDC至100VDC。在检测DC强制电压极性相对检测电压极性时，检测方法上有不同之处。在所有现有的有关CAF和ECM的技术论文（包括我的）中，强制电压和测试电压的极性应是相同的。

　　如没有细丝或晶枝的出现，只有很小的电流通过电路（微安至十亿分之一安）。细丝或晶枝出现后，测试电路阻值开始减少，因此导致强制电压电流量的增加，在细丝和晶枝上原本消散的电压开始增大。当消散的电压超过细丝或晶枝能支撑的的极限点后，被技术行业上称为的“证据”就出现了。就像家里或汽车上的保险丝熔断一样，“证据”出现在细丝或晶枝上，其就被破坏了，离子就会重新消散在“证据”区域。测量到与证据区域相连的阻值现在则可能没有通常联系到细丝上的阻值理想了，现在我们就可以推测出一个这个细丝没有形成。为了防止出现证据，通过测试电路的最大电流应该加以限定。一般可以通过在每个测试图形上与电源供应电路的线上放置一个1到10MΩ之间的电阻器。增加这一电阻器后，在把电流量限制到很小程度（微安）时，并没有在测试电路上增加可感知的电阻。

　　除了限制电流的电阻器，非常小的表面晶枝或CAF细丝还是可能导致“证据”和消散。为了加大检测这一现象，一些有关强制电压和电流限制的战略的问题还有待解决。万欧表：万欧表基本上是一种非常稳定的电源供应器、电压表和兆分安表三表一体机。阻值是通过欧姆定律（佃租等于电压除以电流）。（这三个仪表，分别设置的话，也能提供非常好的测量系统。）一旦决定了适当的仪表设置，最费时间的方面就是测量（通常）很大数量的各个通道。对很频繁的测量，按照要求，每次测量要给予60秒的测量稳定（充电）时间，这样测量一大组数据就要花大量的时间。（经过第一次数据读取后，检验员通常就会出现在老板的办公室里，恳求买一个自动转换系统）。有几个生产商生产出了把万欧表和转换系统结合到一起的设备，特别进行多项高阻值测量并在不做测量时提供强制电压。一个Caveat：价格并不便宜。