淺談電路漏電流形成及預防

摘 要:在電子產品迅速發展的當今，漏電流已成為一個重要課題。本文介紹了在印制電路板中漏電流，指出其形成原理，進行了影響分析，在不同的環境條件下，通過對印制板的印制線間的絕緣電阻大分析，得出了電路漏電流的影響。本文可以為實際中可能出現的各種由電路漏電流所導致的電路故障進行避免，并對故障分析提供一定的參考和依據。

關鍵詞:電路漏電流形成理論絕緣電阻影響分析預防

中圖分類號:U416文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(a)-0065-01

1 引言

隨著微電子技術以及大規模集成的電路技術的迅猛發展，當前，電子產品的發展趨勢是功能作用越來越強大，實際體積卻越來越小。因此，導致生產的印制電路板的組件的組裝密度已經越來越大，而且印制線的間距也更加有趨于微細化的趨勢。然而，當所處的環境條件處于發生變化的狀態(比如溫度或者濕度的增加)、污染、三防質量等，這些狀況，都會導致在電路板相鄰的印制線或是焊點之間會發生漏電流。由此所導致的電子產品的電氣性能發生改變，影響嚴重，已不可忽視。

筆者首先闡述了電路漏電流，其基本的形成原理，然后在不同的環境條件下，通過對印制板的印制線間的絕緣電阻大分析，得出了電路漏電流的影響。并由此提出減小電路漏電流的措施，可以為實際中可能出現的各種由電路漏電流所導致的電路故障進行避免，并對故障分析提供一定的參考和依據。

2 漏電流的形成原理

印制板上相鄰的印制線之間的電阻，理想狀態下應為無窮大，但由于實際中，基板以及阻焊膜等等涂覆物存在于兩印制線之間，還有其它物質如灰塵以及空氣中的水蒸汽等的存在，導致兩印制線間不是完全絕緣，而是存在有幾千兆歐甚至更高的電阻。但是由于一般電路的工作電壓還是比較低的，僅有幾十伏特甚至是十幾伏特，因此兩線間的電流很小，電流僅是納安級甚至更小。于是，造成的對電路性能產生的影響可以忽略不計。然而，若兩印制線之間的絕緣電阻值下降，電壓不變，就會使得兩線間的電流顯著增大，導致電路的性能不可逆的發生劣化很多情況下，甚至失效。

離子遷移是使得印制電路板的絕緣性能發生下降所主要的原因。因為如果印制電路板暴露在空氣中，會吸收到環境中存在的水蒸氣。加上偏壓時，會發生電路板上存在的金屬，比如銅、銀和錫等會在電場的作用下通過絕緣層而向電場另一極遷移。而如果電離后的金屬離子能夠達到另一極，那么金屬線之間就會發生短路現象。而導致電路板的絕緣性能大幅下降。

電路板在早期的制作時由于線間距比較寬，因此發生該故障的可能性很小，于是這一現象也沒有能引起重視。但是，由于PCB組裝的密度大幅提高和PCB層數的顯著增加，因此層與層之間和布線之間以及通孔之間的絕緣性問題目前已經受到了廣泛的關注。尤其是PCB產品如果工作在高濕度的環境下，離子遷移的現象更加容易發生，于是會造成電路板絕緣性劣化，甚至是短路。

離子遷移的產生與溫度、濕度、電壓以及間距有關，與濕度、電壓以及間距成比例關系，與溫度成指數關系。

3 絕緣電阻的影響分析

在工作電壓維持不變的狀態下，漏電流大小與絕緣阻值是成反比的。因此可以通過對電路板的電極之間絕緣電阻值進行測定，來觀察各種因素對漏電流大小的影響。

下面依次介紹電路板的印制線的布線線寬，電路板的印制線的布線間距以及涂有不同涂覆物、施加不同的應力電壓等因素，所處環境的溫度變化以及濕度變化與電路板離子遷移間的關系。

3.1 布線線寬

對于絕緣電阻值，如果在PCB的板層間布線的電路板試樣，要比在表面布線電路板大大約幾個數量級。這是因為水汽與雜質會更難以進入PCB板的內部。

線寬對電路板線間的絕緣電阻值影響不是很大。但是布線線寬越小，則絕緣性能會越好。這是因為若線寬窄，則印制線中銅離子參與到離子遷移的數量少。

3.2 布線間距

若布線間距越大，則其絕緣電阻值會越高，且絕緣性能會越好。這是因為布線間距越大，則離子從電路板電極的一側進一步遷移到電極另一側所需要的時間也會越長。

3.3 涂覆物

試樣的絕緣電阻值，涂有704和D04的，會比無涂覆物的試樣高;

試樣的絕緣電阻值，涂有706B的，和無涂覆物的試樣區別不大;

試樣的絕緣電阻值，涂有SFQ，ZHHJ，W-3，GF-2的，比無涂覆物的試樣低。

試樣的絕緣電阻值，涂有免清洗的助焊劑Ⅰ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅵ的，比無涂覆物的試樣高。

3.4 應力電壓

施加電壓值大小對絕緣電阻值有較大的影響。并且施加的應力電壓值越高，則絕緣性能會越差。

3.5 環境溫度

隨著環境溫度在從85℃降到30℃時，絕緣電阻值存在很大的升高。

3.6 環境濕度

絕緣電阻值，隨著環境濕度在從85％降到50％時，存在很大的升高。

4 減小電路板漏電流的措施

4.1 在印制板設計方面

在對電路板進行設計時，尤其是對一些高精度和高增益的敏感電路。設計者要考慮到絕緣電阻的變化對于電氣性能的影響。布線前應進行仿真。可能的情況下，應確保盡量地增大這些走線與其它走線的間距。

4.2 應用以及試驗環境方面

若電路在高溫條件下工作，則必須考慮到絕緣電阻的劣化的影響，應使線間間距盡量增大，從而使離子從一極遷移到另一極所需要的時間增大。

應使電路板盡量在較低的濕度條件下工作。但應注意靜電問題。

4.3 印制板表面涂覆物影響

在對電路板器件進行加固時，如果下方的印制板存在印制線，應該慎用GF-2膠來加固。如果電路在高電壓條件下工作，則必須盡量地增大高壓電氣各點的間距，或者是采用灌封絕緣膠(如D04) 的方式，從而使得高壓電氣點間的絕緣性提高。

焊接完電路板后，必須進行徹底清洗。可以用專用水清洗設備。確保清洗工作深入至電路板的各個角落，然后通過測試液體的離子濃度來確保清洗效果可以量化可控。如果不能將助焊劑完全的清洗干凈，那么建議進行焊接時，使用免清洗的助焊劑。

參考文獻

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