Studie elektrochemické migrace na povrchu desek plošných spojů

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá elektrochemickou migrací na deskách plošných spojů, konkrétně na vlivu nepájivé masky na elektrochemickou migraci. V této práci byly testovány dva různé návrhy desky plošných spojů s povrchovou úpravou HASL lišící se v návrhu vodivých cest (definované mědí, definované nepájivou maskou) a tři typy nepájivých masek lišící se v drsnosti povrchu spolu s deskou plošných spojů bez masky. Dále se vzorky lišily i v tom, zda na nich je nebo není aplikována pájecí pasta SAC s tavidlem ROL0. Zmíněné vzorky prošly dvěma testy na sledování elektrochemické migrace, water drop testem a teplotně vlhkostním testem. Dendrity byly následně opticky pozorovány na konfokálním a elektronovém mikroskopu, kde byla provedena i EDX analýza. Ukázalo se, že nejodolnější vůči migraci ze všech testovaných nepájivých masek byla černá maska. U návrhu desky definované mědí byly naměřeny celkově delší časy do poruchy a zároveň i nižší hodnoty zkratových proudů. Práce byla rozšířena i o kapitolu vlivu nedostatečně vytvrzené nepájivé masky, která, jak se ukázalo, má negativní vliv na elektrochemickou migraci a zvyšuje pravděpodobnost jejího výskytu.

The master thesis focuses on the evaluation of electrochemical migration on the printed circuit board, specifically on the influence of the solder mask on electrochemical migration. Two printed circuit board designs with the HASL surface finish differing in the type of solder pad (solder mask-defined and copper-defined) and three types of solder masks with various surface roughness were tested. The boards were divided into two groups, one where the lead-free SAC solder paste with ROL0 flux was applied and one where it was not. These boards were subjected to Water Drop test and Thermal Humidity Bias test to evaluate electrochemical migration. Subsequently, dendrites were observed by confocal and scanning electron microscope, where EDX analysis was performed. The black solder mask with the roughest surface turned out to be the least prone to the electrochemical migration of all the tested solder masks. For the copper-defined pads, the longest overall times to failure and, at the same time, the lowest values of short-circuit currents were measured. The work was further extended by a chapter on the effect of insufficiently applied solder mask, which turned out to negatively affect electrochemical migration and increase the probability of its occurrence.