4.3 不同外加偏壓下的平均失效時間數據
對設計孔壁間距為0.2-0.35mm之間的材料A制作的試驗板分別在500V、300V、100V、10V、3.3V下測得其平均失效時間,如圖5所示:

圖5 不同外加偏壓下的平均CAF失效時間
5 CAF的產生過程及平均失效時間的分析
如圖5所示,有以下趨勢:
1)當外加偏壓一定時,隨著孔壁間距的上升,其平均CAF失效時間也大幅提高;
2)當孔壁間距一定,外加偏壓較大(100V以上)時,所有孔壁間距在500V、300V、100V三種外加偏壓下的平均CAF失效時間差異較小,基本保持同一水平;當外加偏壓較小(10V以下)時,所有孔壁間距在10V、3.3V兩種外加偏壓下的平均CAF失效時間差異較大。
產生2)中的趨勢可能為以下原因:CAF的產生過程由水解和電化學遷移組成,我們假設在分析平均CAF失效時間時,可以將其拆分為水解時間和電化學遷移時間分別進行分析和試驗驗證。由于水解和電化學遷移速度受外加偏壓的影響程度不同,那么在不同的外加偏壓下,如果水解時間和電化學遷移時間在平均CAF失效時間中的比重發生了偏移,就有可能產生兩段不同的趨勢。這樣的假設是否成立,必須要考察的是水解時間和電化學遷移時間的獨立性,水解時間和電化學遷移時間是否互相沒有影響。
5.1 水解和電化學遷移的獨立性研究
(1)無外加偏壓下的水解情況
圖6為材料A制作的試驗板中孔壁間距為0.2mm的模塊在雙85條件(溫度85℃、濕度85%RH)無外加偏壓下放置96h后的孔壁情況切片圖:

圖6 未加電樣品的切片截面圖
如圖6所示,在無外加偏壓的情況下,在兩孔間也產生了明顯的樹脂與玻纖分離的現象,證明了水解這一過程在無外加偏壓的情況下也會產生。
(2)外加偏壓對水解的影響
外加偏壓雖然不是水解過程的必要條件,但要確定是否在一定程度上加快或延緩了水解速度,使得水解時間發生變化。因此設計以下試驗驗證:將材料A制作的試驗板,在雙85條件下靜置0小時、2小時、4小時、8小時后,分別施加500V外加偏壓,得到設計孔壁間距0.2、0.25、0.3mm下的失效時間,如表1:
表1 外加偏壓對水解的影響

如果外加偏壓對水解速度有明顯的加快或延緩,由于各個條件下的靜置時間和加電時間是各不相同的,那么4種情況(分別靜置0、2、4、8小時再加外加偏壓)下的總失效時間應有較大偏差。但從實際數據來看,所有孔壁間距下的4種情況的總失效時間并沒有太大波動。因此,可以推斷外加偏壓對水解時間的影響可以忽略不計,外加偏壓對于水解速度沒有明顯的加快或延緩。
(3)水解時間的確定
1) 外加偏壓500V時的電化學遷移時間
在①中,已經證明了水解這一過程在無外加偏壓的情況下也會發生。假設在雙85條件(溫度85℃、濕度85%RH)無外加偏壓下放置96h后,孔壁間距0.2mm-0.35mm的模塊均已完成了水解過程,形成了銅離子遷移的通道。再對所有模塊施加500V的外加偏壓,即得到500V下的電化學遷移時間。試驗得出,設計孔壁間距0.2mm-0.35mm的模塊在外加偏壓500V時的電化學遷移時間均在0.5小時以內,相對于總失效時間可以忽略不計。
2)水解時間的確定
對選用材料A制作的試驗板進行CAF試驗(雙85條件,外加偏壓500VDC),即可近似得到設計孔壁間距0.2mm-0.35mm下的水解時間,如圖7:

圖7 材料A在不同孔壁間距下的水解時間
從圖7可以看到,隨著孔壁間距的增加,其水解時間也在上升,近似成正比關系。