一、問題的提出
1.一批運行了相當一段時間后的用戶單板中,發現其中6塊單板過孔上發黑而導致工作失常,如圖1所示。

圖1 電容、電阻端子焊點發黑
2.一批PCBA在運行了一段時間后出現了4塊因電阻排焊盤和焊點發暗而導致電路工作不正常,如圖2所示。

圖2 電阻排焊盤和焊點發暗
不管是失效的電容、電阻還是電阻排,端子接口的位置都檢測到大量硫元素的存在。對失效樣品上殘留的塵埃進行檢測也發現S元素含量很高。因此,從現象表現和試驗分析的結果看,造成故障的原因是應用環境中的硫浸蝕。
二、爬行腐蝕的機理
爬行腐蝕發生在裸露的Cu面上。Cu面在含硫物質(單質硫、硫化氫、硫酸、有機硫化物等)的作用下會生成大量的硫化物。Cu的氧化物是不溶于水的。但是Cu的硫化物和氯化物卻會溶于水,在濃度梯度的驅動下,具有很高的表面流動性。生成物會由高濃度區向低濃度區擴散。硫化物具有半導體性質,且不會造成短路的立即發生,但是隨著硫化物濃度的增加,其電阻會逐漸減小并造成短路失效。
此外,該腐蝕產物的電阻值會隨著溫度的變化而急劇變化,可以從10MΩ下降到1Ω。濕氣(水膜)會加速這種爬行腐蝕:硫化物(如硫酸、二氧化硫)溶于水會生成弱酸,弱酸會造成硫化銅的分解,迫使清潔的Cu面露出來,從而繼續發生腐蝕。顯然濕度的增加會加速這種爬行腐蝕。據有關資料報導,這種腐蝕發生的速度很快,有些單板甚至運行不到一年就會發生失效,如圖3、圖4所示。

圖3 電阻排焊點的爬行腐蝕

圖4 PTH過孔上的爬行腐蝕