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電阻表面銀離子電遷移導致短路
2018年12月03日

銀遷移是指在存在直流電壓梯度的潮濕環境中,水分子滲入含銀導體表面電解形成氫離子和氫氧根離子。

H20→H++OH-

銀在電場及氫氧根離子的作用下,離解產生銀離子,并產生下列可逆反應:

在電場的作用下,銀離子從高電位向低電位遷移,并形成絮狀或枝蔓狀擴展,在高低電位相連的邊界上形成黑色氧化銀。通過著名的水滴試驗可以很清楚地觀察到銀遷移現象。水滴試驗十分簡單,在相距很近的含銀的導體間滴上水滴,同時加上直流偏置電壓就可以觀察到銀離子遷移現象。

銀離子的遷移會造成無電氣連接的導體間形成旁路,造成絕緣下降乃至短路。除導體組份中含銀外,導致銀遷移產生的因素還有:基板吸潮;相鄰近導體間存在直流電壓,導體間隔愈近,電壓愈高愈容易產生;偏置時間;環境濕度水平;存在離子或有沾污物吸附;表面涂覆物的特性等。

銀遷移造成旁路引起失效有以下特征:

在高濕存在偏壓的情況下產生;銀離子遷移發生后在導體間留下殘留物,在干燥后仍存在旁路電阻,但其伏-安特性是非線性的,同時具有不穩定和不可重復的特點。這與表面有導電離子沾污的情況相類似。

銀遷移是一個早已為業界所熟知的現象,是完全可預防的:在布局、布線設計時避免細間距相鄰導體間直流電位差過高;制造表面保護層避免水汽滲入含銀導體。對產品使用環境特別嚴酷的(如接近100%RH,85℃)可將整個電路板浸封或涂覆來進行保護。此外,焊接后清洗基板上助焊劑殘留物,亦可防止表面有導電離子沾污。

   

此前接到客戶反饋,PCBA上電阻發生短路,經過切片后進行SEM/EDS mapping掃描后很明顯的可以看到電阻表面有Ag存在,且使電阻兩端形成短路,具體圖片如下:

電子切片后圖片

切片后進行Mapping掃描


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