电子行业的银迁移现象

2023/06/03

在存在直流电压梯度的潮湿环境中，水分子渗入含银导体表面电解形成氢离子和氢氧根离子
 
H20→H++OH-
银在电场及氢氧根离子的作用下，离解产生银离子，并产生下列可逆反应：
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。通过著名的水滴试验可以很清楚地观察到银迁移现象。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。
银离子的迁移会造成无电气连接的导体间形成旁路，造成绝缘下降乃至短路。除导体组份中含银外，导致银迁移产生的因素还有：基板吸潮；相邻近导体间存在直流电压，导体间隔愈近，电压愈高愈容易产生；偏置时间；环境湿度水平；存在离子或有沾污物吸附；表面涂覆物的特性等。
银迁移造成旁路引起失效有以下特征：
在高湿存在偏压的情况下产生；银离子迁移发生后在导体间留下残留物，在干燥后仍存在旁路电阻，但其伏-安特性是非线性的，同时具有不稳定和不可重复的特点。这与表面有导电离子沾污的情况相类似。
银迁移是一个早已为业界所熟知的现象，是完全可预防的：在布局、布线设计时避免细间距相邻导体间直流电位差过高；制造表面保护层避免水汽渗入含银导体。对产品使用环境特别严酷的(如接近100%RH，85℃)可将整个电路板浸封或涂覆来进行保护。此外，焊接后清洗基板上助焊剂残留物，亦可防止表面有导电离子沾污。
 
01 何谓银迁移

银迁移，即指：在高湿度、持续性电压或具有吸水、吸附湿气特性的绝缘体等条件下，银从金属氧化变成了银离子，继而在电场的作用下，银离子从正极（ANODE）迁移到负极 （CATHODE），再沉积的这一过程。

02 银迁移现象形成的机理过程

第1步.   金属银（Ag）因银电极的电位差以及表面存在从周围环境中吸附的水而发生电离；
Ag→Ag+   H2O→H++OH-

第2步.   银离子（Ag+ ）和氢氧根离子（OH- ）在阳极端（ANODE）生成氢氧化银（AgOH）析出；
Ag++ OH-→AgOH

第3步.   氢氧化银（AgOH）分解在阳极端形成氧化银（Ag2O）并成胶体状分散；
2AgOH⇌Ag2O+ H2O

第4步.   生成的氧化银（Ag2O）和水（H2O）经反应形成的银离子向阴极（CATHODE）移动析出形成树枝状；
Ag2O+ H2O⇌2AgOH⇌2Ag++2OH-

经过上述四个步骤，银即完成了从阳极向阴极的移动过程。