高湿度下の端子間ショートと銅マイグレーション

スイッチング電源ICの基板実装技術

高湿度環境における端子間ショートの原因


図1　高湿度環境下では，沿面距離不足や銅マイグレーションによる故障リスクが高まる．安全性重視パッケージ設計や基板洗浄の徹底が重要．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］住谷善隆詳細：［VOD］ Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】セッション7 半導体から見る低ノイズ＆高効率電源 10の実装技術

高湿度環境では，電子部品の端子間でショートが発生することがあります．この現象は，端子間の沿面距離が不足している場合に特に顕著です．沿面距離とは，隣接する端子間で絶縁を保つために必要な距離のことです．湿気が多い環境では，絶縁性が低下し，電流が流れやすくなるためショートが発生しやすくなります．

高電圧を受ける端子の両隣にN/C端子を配置することで沿面距離を増やし，絶縁性を向上させる設計が一般的です．この設計により，イオン・マイグレーションやウィスカの発生を抑制できます．

銅マイグレーションは，高湿度環境下で電極から溶出した銅イオンが電位差によって移動し，別の電極側に固着する現象です．この現象は長時間電圧が印加されている基板で特に問題になります．銅イオンが移動して固着すると，隣接する端子間でブリッジが形成され，ショート故障を引き起こします．

銅マイグレーションを防ぐには以下の対策が有効です：

基板実装技術では，安全性を重視したパッケージ設計が重要です．たとえば，FB端子やグラウンド端子の二重化による冗長性確保や，高電圧端子周辺への絶縁材料使用などがあります．これらの設計は，高湿度環境下でも信頼性を維持するために欠かせない技術です．

足無しパッケージの場合はパターン・クリアランスが細くなるため，銅マイグレーションやウィスカ問題への対策が特に重要です．安全性重視の足ありパッケージでは沿面距離確保や冗長性強化が可能です．

沿面距離は電子部品の信頼性向上において重要な役割を果たします．隣接する端子間で十分な沿面距離を確保することで，高湿度環境下でも絶縁破壊やショート故障のリスクを低減できます．

沿面距離不足による影響として，イオン・マイグレーションやウィスカ発生があります．これらは回路の信頼性低下につながるため，設計段階で適切な対策を講じる必要があります．〈著：ZEPマガジン〉