理解颗粒污染物的影响
颗粒污染物是指在电子组件或系统中存在的各种微小颗粒，这些颗粒可能来源于多种途径，包括生产过程中的材料、操作人员的衣物和皮肤、设备磨损、以及环境中的尘埃等。它们可能引发多种问题：金属颗粒可能桥接电路中的导电部分造成短路，损害设备性能甚至导致设备彻底损坏（图1）；机械运动部件如连接器可能会被颗粒物阻塞，引发机械故障；某些含有腐蚀性物质的颗粒污染物还可能腐蚀金属部件或改变材料属性；在光学系统中，颗粒污染物会散射或吸收光线，降低图像质量。
图1：颗粒导致短路打火
电子组件颗粒污染物风险评估
2.1
风险评估方法一：
基于击穿电压测试的击穿概率评估法
当两个带电部分连接时，就形成了一个电气接触。在电子工程中，接触的概率是一个关键因素，尤其是在评估颗粒污染物可能导致的电气短路风险时。影响接触的因素包括接触法向力、表面形貌、表面氧化层、接触持续时间、电导率、电压差以及薄膜和其他污染层（图2）。当两个接触表面相互接触时，由于表面粗糙度，实际上只有非常小的区域真正接触。这些区域被称为有效接触面。电接触的转移电阻和完成情况是由这些局部接触点的情况决定的。
图2：颗粒接触模型
2.1.1 测试准备
首先，准备好相邻的导体（如梳型电路板）及金属颗粒，手动将颗粒放置在两个导体顶部，并目视确认颗粒几何接触两个导体。
2.1.2 测试设置
设定DC电压从1V逐渐增加到60V，每次增加1V，每个电压点保持一定时长，设置合适的限流条件。
2.1.3 结果记录
记录电流显著变动时的电压，即为击穿电压。为获得具有统计性的结果，每次测试完成后，重新放置颗粒并测试，直到实现了25次击穿，最大测量次数限制为50次。
2.1.4 接触概率计算
根据公式计算出短路接触的概率：
2.2
风险评估方法二：
基于模型的电气短路风险评估法
2.2.1 确定关键区域
首先，需要确定电路板上的关键区域，这些区域可能因为颗粒污染物而面临短路风险。这通常涉及到对电路板的设计进行详细分析，以识别所有可能的短路路径。
2.2.2. 确定颗粒负载
颗粒负载的测定是风险评估的重要步骤。这通常通过清洁度分析来完成，如VDA 19.1或ISO16232等标准所描述的方法。颗粒负载的测定可以帮助我们了解在操作中移动颗粒的实际数量。
2.2.3. 短路风险计算
德国电子电气工业协会ZVEI开发了一个基于模型的评价工具，该工具可以根据输入的数据计算出电气短路的风险。输入的数据包括：
不同尺寸的颗粒数量
关键区域的大小
PCBA的安装位置
工具会根据这些数据计算出电气短路的风险，通常以ppm表示（图3）。
图3：组件电气短路风险评估结果示例
总结
综上所述，通过以上两种方法我们可以系统有效地对电子组件进行颗粒污染物风险评估，准确识别出关键风险源，为设计、制造等阶段提供了一个有力的支持，从而全面提高产品的质量和可靠性。
【本文转自ZESTRON，转载仅供学习交流。】
