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离子迁移(二)—银迁移

时间:2023-04-28



一、银迁移现象
银离子迁移(Silver Migration)简称银迁移,是指在直流电压梯度存在,且潮湿的环境中,水分子渗入含银导体表面,并电解形成氢离子和氢氧根离子,银在电场及氢氧根离子的作用下,电解产生银离子。在电场的作用下,银离子从高电位向低电位迁移,并形成絮状或枝蔓状扩展,在高低电位相连的边界上形成黑色氧化银。
二、水滴试验
水滴试验十分简单,在相距很近的含银的导体间滴上水滴,同时加上直流偏置电压就可以观察到银离子迁移现象。
三、银迁移的机理
银迁移是一个电化学过程,在潮湿的环境和外施电场的条件下发生,整个过程分为四步:
1.电解
水(H2O)在电场作用下被电离:
H2O⇄OH-+H+
Ag⇄Ag++e
2.离子迁移
在外加电场的作用下,H+移向阴极从阴极上获得电子变氢气(H2)向空间逸放掉,而OH-则移向阳极,与阳极银离子形成氢氧化银,其化学反应式为
Ag++OH-⇄AgOH
3.沉积
由于AgOH不稳定,很容易和空气中的氧或合成树脂中的基团反应,在阳极侧生成氧化银。
2AgOH⇄Ag2O+H2O
4.析出
阳极侧的氧化银不断地成长,到达阴极时,便从阴极侧被还原而析出Ag,其反应如下:
Ag2O+H2O⇄2AgOH⇄2Ag++2OH-
由于上述反应是不断循环的,故Ag2O不断地从阳极向阴极方向成树枝状生长,Ag2O在阴极不断地被还原而析出Ag。
                        银迁移机理
四、银迁移的危害与抑制
银离子的迁移会造成相互绝缘的导体间形成旁路,造成绝缘下降乃至短路。
银迁移与PCB板上导体材料,施加的直流电压的大小与时间,水的纯度,处理的温度、湿度等因素有关。
关于银迁移的抑制主要从诱因着手,有如下几个方面:
1.导体材料,如在纯银中添加钯可以抑制银迁移。
2.密封,在潮湿环境下要考虑产品的密封性,采用防潮措施。
3.布线设计,采用了银质元件的电路,考虑在周围加大线距。
五、结束语
随着电路的集成度越来越高,银迁移的影响就越不能忽视,航天行业己颁布相关禁用工艺条目。在产品设计及故障分析中需要重点关注。



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