深度解读金属离子迁移现象

2019-03-26 09:44

3）影响因素（1）Ag离子的迁移状态随有机绝缘板上的分解物的种类，施加的直流电压的大小，水的纯度，处理的温度、湿度等的不同而不同。（2）迁移现象的发生，还受电极间存在的一些特定离子的影响，如存在Cl-、Br-、I-、F-等卤素离子时，迁移现象的发生将变得更容易。作为洗净剂的有机化合物也能促进迁移现象的发生，如图4所示。

图4 迁移还受电极间存在的一些特定离子的影响

（3）如果从材料角度来分析离子迁移，如钎料那样在金属中添加其他成分后形成合金材料，这时不同金属的金属间化合物的形成位置、稳定性及电极电位等多种因素相互影响，产生的原因更加复杂。（4）由离子迁移发生速度较快的Ag及Cu生成稳定化合物（Ag3Sn、CuxSnx），无铅钎料合金Sn3.5Ag和Sn0.8Cu的耐迁移特性与Sn的溶解特性相关。与SnPb钎料合金比较，在高Sn的无铅钎料中，因为Sn形成了稳定的钝态膜，故无铅钎料的耐离子迁移性高。但是，Sn的钝态膜受环境条件的影响，其稳定性也有丧失的可能。

3、Ag迁移现象对可靠性的危害1）是设备工作失常的潜在隐患电子材料的离子迁移是由与溶液和电位有关的电化学现象所引起的，与从金属溶解反应、扩散和电泳中产生的金属离子移动反应及析出反应等有关。特别是在高密度组装的电子设备中，材料及周围环境相互影响导致离子迁移发生，引起电特性的变化而成为故障的原因。2）绝缘电阻劣化Ag离子迁移对PCB绝缘性能的危害。日本学者纲岛通过在酚醛纸积层PCB上的Ag电极上施加250V直流电压，在40℃、90%RH的环境放置24h，测试得到绝缘电阻的劣化情况，如图5所示。

图5 Ag导体的迁移和绝缘电阻

3）是引发灾难性事件的潜在因素随着Ag迁移过程的发展，黑褐色的 Ag2O不断朝向阴极侧生长，而在阴极侧不断被还原出来的Ag反过来自阴极向阳极生长发展，如图6所示。

图6 Ag从阴极向阳极方向成树枝状生长

由阳极向阴极生长的Ag2O和由阴极还原向阳极迁移生长的Ag，当它们未接触之前，电路工作尚能维持很好的稳定状态。然而，树枝状Ag2O和还原Ag的枝晶不断生长，它们之间一旦相接触，便会在该处产生瞬间的局部过电流（短路电流）而将其熔断，于是绝缘电阻又恢复到发生短路前的状态。就这样Ag的还原生长与短路熔断反复进行，便导致对应的绝缘板面局部炭化，而使其处于持续的电短路状态，造成永久性破坏甚至使基材燃烧起来。