Diskussion
Wenn die Vorgehensweise bei der metallographischen Präparation von Anfang an klar war, konnte
die Größe und die genaue Lage der Fehler zunächst nur vermutet werden. I
Das hier vorliegende Versagensphänomen ist in der Literatur als CAF=Conductive Anodic Filament
bzw. CFF=Conductive Filament Formation beschrieben. Es ist eine Korrosionserscheinung, daher
ist die Zeitverzögerung im Auftreten zu erklären. Für die Bildung sind eine treibende Kraft
(Potentialdifferenz) und ein Transportmedium notwendig. Als Transportmedium ist ein dünner
Feuchtefilm mit darin enthaltenen Ionen z.B. entlang einer Grenzfläche ausreichend. Offensichtlich Int
reicht die im Dielektrium enthaltene Restfeuchte bei 120°C dafiir aus. Dieses Phänomen der »
Bildung leitfähiger Fäden zeigt eine Abhängigkeit von den Beanspruchungsparametern Temperatur,
Feuchte und elektrische Spannung, sowie von den äußeren Einflüssen Leiterbahnabstand und —
form, Laminat-Material sowie Oberflächenschichten (Lack, Passivierung).
Die reproduzierbaren Ausfälle traten an Testplatinen mit einem bestimmten Harztyp nach 100-400h
auf. An den anderen Materialien wurden auch nach längerer Zeit (>1000h) keine elektrischen
Kurzschlüsse gefunden. Eine Auslagerungszeit von 100-400h unter den verwendeten
Prüfbedingungen reicht somit aus die Resistenz eines geometrisch definierten Materialverbundes
gegen die Bildung der leitfähigen Kupferfäden zu prüfen. ;
Zusammenfassung
Es wurde ein prinzipiell bekanntes Fehlerphänomen an Leiterplatten nach Änderung der Material-
und Fertigungstechnik nachgewiesen. Unter Verwendung interner Kammstrukturen konnte ein für
dieses Fehlerphänomen neues beschleunigtes Prüfverfahren zur Materialqualifizierung entwickelt
und getestet werden. Die metallographische Präparationstechnik ermöglichte die
Fehlerlokalisierung sowie deren Darstellung; die metallurgischen Untersuchungen verifizierten die
Ergebnisse der beschleunigten Zuverlässigkeitsprüfung.
Literatur
T. Ahrens, F. W. Wulff: Gefüge- und Werkstoffanalyse für die Aufbau- und Verbindungstechnik /
Microstructure and Materials Analysis for Electronics Packaging. Structure 32, Struers Zeitschrift
für Materialographie / Struers Journal of Materialography (1998) 9-20.
K. Rogers, C. Hillman, M. Pecht, S. Nachbor: Conductive filament formation in a printed circuit
board. Circuit World 25/3 (1999) 6-8.
B. Rudra, M. Pecht, D. Jennings: Assessing Time-to-Failure Due to Conductive Filament
Formation in Multi-Layer Organic Laminates. IEEE Transactions on Components, Packaging and
Manufacturing Techniques — Part B, Vol. 17, No. 3 (August 1994) 269-276.
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