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深度解读金属离子迁移现象

一、金属离子迁移的界说和分类

1、金属离子迁移的界说正在电极间由于吸湿和结露等做用,吸附水分后参预电场时,金属离子从一个金属电极向另一个金属电极挪动,析出金属或化折物的景象称为离子迁移。离子迁移景象本因于一种取溶液和电位等相关的电化学景象,整个迁移历程可分为:阴极反馈(金属溶解历程)→金属离子的挪动历程→阳极反馈(金属或金属氧化物析出历程)。出格是正在金属溶解历程中,正在钎料等金属中参预其余成分金属所构成的折金资料,由于两种金属外表构造形态的差异,招致钝态膜的造成位置及电极电位的溶解特性差异。有些学者指出:电化学牢靠性次要由免荡涤产品的残留助焊剂对电迁移的抵制力和树枝晶发展的抵制力所决议。正在运用免荡涤助焊剂的产品中,焊接后残留的助焊剂会留正在PCB上。正在产品的退役历程中,招致外表绝缘电阻下降。假如显现电迁移和树枝晶发展,就可能由于正在导体之间显现短路而组成重大的失效。

2、金属离子迁移的分类金属离子迁移依据其发作状态可分红枝晶发展(Dendrite)和导电阴极细丝(CAF)两大类。所谓的枝晶便是依据PCB的绝缘外表析出的金属或其氧化物呈树枝状而定名的,如Ag的迁移景象。而CAF则是依据沿着PCB的绝缘基板内部的玻璃纤维,析出的金属或其氧化物呈纤维状延伸而定名的。

二、Ag离子迁移景象

1、Ag离子迁移景象的发现(1)Ag离子的迁移景象是1954年由美国贝尔钻研所的D.E.YOST把它做为PCB的一个问题提出来的。正在该报告中引见了正在电话替换机或电子计较机等所运用的端子上的Ag,正在绝缘板上溶解析出,由离子电导使绝缘受到誉坏的案例。正在PCBA上使用Ag的场折如下:① PCB上的印制导线及图形给取电镀或回复复兴镀工艺涂敷的Ag层;② 引线和端子给取Ag镀层的元器件;③ 为改进PCB导体的外不雅观、可焊性和导电性等为宗旨的Ag镀层;④ 含Ag的钎料。出格是正在场折③的状况下,Ag不单是笼罩正在导体的外表,而且正在导体的侧壁也有附着。而那正在PCB上留下了日后Ag迁移的危险隐患。(2)离子迁移发作历程可分为:●阴极反馈(金属溶解);●阳极反馈(金属或金属氧化物析出);●电极间发作的反馈(金属氧化物析出)。电子资料的离子迁移是由取溶液和电位有关的电化学景象所惹起的,取从金属溶解反馈、扩散和电泳中孕育发作的金属离子挪动反馈及析出反馈有关。出格是正在高密度组拆的电子方法中,资料及四周环境互相映响招致离子迁移发作而惹起电特性的厘革,已成为毛病的起因。金属离子的迁移景象,最典型的是Ag离子的迁移。

2、Ag离子的迁移机理1)Ag离子迁移发作的条件正在PCB上含Ag的电极间由于吸湿和结露等做用吸附水分后再参预电场时,金属Ag从一个电极向另一个电极挪动,析出Ag或化折物的景象称为Ag离子迁移。显然Ag离子迁移发作的前提是:(1)必须正在两电极间的绝缘物外表或内部存正在着导电性或导电的湿气薄膜;(2)正在两电极间施加了曲流电压。2)Ag离子迁移产朝气理和阴极反馈Ag离子的迁移是电化腐化的非凡景象。它的产朝气理是当正在绝缘基板上的Ag电极(镀Ag引脚或镀Ag的PCB布线)间加上曲流电压时,当绝缘板吸附了水分或含有卤素元素等时,阴极被电离,如图1所示。

图1Ag离子迁移

机理水(H2O)正在电场做用下被电离:H2OOH-+H+H+移向阳极从阳极上与得电子变氢气(H2)向空间逸放掉,而OH-则返向移向阴极,把阴极银溶解造成氢氧化银,其化学反馈式为AgAg++e(氧化反馈)Ag++OH-AgOH(回复复兴反馈)由电化学反馈生成的AgOH是不不乱的,很容易和空气中的氧或分解树脂中的基团反馈,正在阴极侧生成氧化银。2AgOHAg2O+H2O假设阴极侧不停地被溶蚀,氧化银不停地成长,曲到到达阳极时,便从阳极侧被回复复兴而析出Ag,其反馈如下:Ag2O+H2O2AgOH2Ag++2OH-由于上述反馈是不停循环的,故Ag2O不停地从阴极向阳极标的目的成树枝状发展,Ag2O正在阳极不停地被回复复兴而析出Ag。Ag的迁移景象不只沿着绝缘基板的外表发作,而且也会沿着基板的厚度标的目的发作,如图2所示。

图2 Ag离子沿厚度标的目的迁移

图3 Ag离子沿外表及厚度标的目的的迁移景象


2024-07-05 21:43  阅读量:4