No.023 Cu離子沿陶瓷基板內(nèi)的空隙進(jìn)行遷移

1.現(xiàn)象表現(xiàn)及描述

Cu離子沿著陶瓷基板內(nèi)樹脂中的空隙進(jìn)行遷移，在電極之間連接從而造成短路，如圖2.56和圖2.57所示。

此種遷移現(xiàn)象基本與“在界面上的遷移”相同。但是，表面不規(guī)則，看起來又不相同。有代表性的例子如前所述的陶瓷空隙中發(fā)生的銀遷移、空洞遷移等。

2.形成原因及機(jī)理

1）形成原因

它是由于加電壓試驗(yàn)或?qū)嶋H使用中，Cu離子沿著電極之間的空隙遷移所導(dǎo)致的。

2）遷移機(jī)理

電遷移是在直流電壓影響下發(fā)生的離子運(yùn)動(dòng)。潮濕是造成電遷移的重要原因。在潮濕條件下，金屬離子會(huì)在陽極形成，并向陰極遷移，從而形成樹枝狀晶體（見圖2.56）。當(dāng)樹枝狀晶體連接兩個(gè)導(dǎo)體時(shí)會(huì)造成短路。

影響電遷移的因素很多，包括基板和金屬種類、玷污物、電壓梯度和足夠的濕氣。其中，足夠的濕氣是最關(guān)鍵的，因?yàn)槿舯砻鏇]有足夠的水分子層，就不可能發(fā)生離子遷移。

在電遷移中，導(dǎo)致失效的原因可能是樹枝狀晶體的生長、電路短路，或者形成導(dǎo)電陽極細(xì)絲（CAF）。樹枝狀晶體在表面形成可能是由焊膏中助焊劑殘留或其他殘留物的污染所致。在偏壓情況下，陽極金屬發(fā)生溶解，移向陰極，并在陰極還原，形成金屬樹枝狀晶體，如圖2.58所示。

樹枝狀晶體的特性與表面金屬化相關(guān)。在陽極可能發(fā)生如下的氧化反應(yīng)：

產(chǎn)生的樹枝狀晶體有銅的樹枝狀晶體，如圖2.59所示；鉛的針狀樹枝狀晶體，其中夾雜著多面體狀氧化錫，如圖2.60所示。

當(dāng)陽極部分被完全腐蝕穿孔后就會(huì)導(dǎo)致斷路，如圖2.61所示。

3.解決措施

（1）在存儲(chǔ)、運(yùn)輸、組裝和應(yīng)用過程中要采取妥善、可靠的防濕措施。

（2）在各工序操作過程中，要貫徹執(zhí)行7S要求，阻斷一切污染源。

大多數(shù)工藝中引入的污染物都不是相互孤立的，而是幾種離子同時(shí)存在，部分離子之間還會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成新的離子。其中一個(gè)簡單的例子就是銅與潮濕空氣的反應(yīng)，會(huì)形成 Cu2+離子，氯化物的存在有利于Cu2+離子的生成，形成如（CuCl2）-的絡(luò)合物。

（3）要不斷改善電子裝備的存儲(chǔ)和使用環(huán)境的條件，保持工作環(huán)境的干燥。

（4）要盡可能選用抑制電遷移性能好的基板材料。