PCBA蠕变腐蚀的相关问题.docx

蠕变腐蚀的相关问题文章来源：IPC-CH-65B CN文章关键词导读： IPC、组件清洗、表面贴装技术、电子制造、电路板、PCBA线路板、水基清洗、助焊剂、半导体、PCB线路板在环境中含非正常水平的硫或者其他污染的气体时，PCB板蠕变腐蚀呈现增加的现象硫元素被职业健康限制列为一个有害粉尘，在工作环境中允许以百分之（ppmm）水平存在硫以PPM水平可以在2个月内使计算机系统失效平整的板面，例如浸银和铜上敷OSP，尤其容易受到这类腐蚀蠕变腐蚀不需要有电势发生，是不同于电化学迁移的蠕变腐蚀能发生在任何表面处理上和电化学迁移类似，蠕变腐蚀需要污染源和湿度蠕变不同于ECM，这种腐蚀不需要电磁场，但只要有空气污染时就会发生，尤其有硫存在时如果一个电路板被暴露在含丰富的硫污染潮湿的环境中，蠕变腐蚀就会发生空气污染物中的硫和银、铜发生反应变成银和铜的硫化物这些污染物在各个方向均等地生长蠕变腐蚀能使很细的电路线开路，同时当腐蚀蠕变穿过导体时会产生电气短路当空气污染物增加、电路保护减少和微型化三个因素交叉作用时，腐蚀失效率会增加这个问题的严重性因材料的低强度和更多的相互作用机会而产生在这个极端腐蚀机理下，表面处理被腐蚀。

腐蚀的离子形成铜盐电解水能带着导电盐穿过导体随着热的产生，干电解质留下一个结晶盐如果更多的湿度会接触到电路，这样的循环往复，就形成了结晶沉积环蠕变腐蚀和微型化电路板外形尺寸的减小和元器件的微型化提高了硬件性能却增加了腐蚀的风险在离子成分中空气污染时普遍比较高的，例如氯盐由IT数据中心的硬件失效，对蠕变腐蚀的关注在增加由于晶体尺寸的减小和完成指定任务的所需要传输的电信号距离变小，计算机性能改建变得可能封装密度的增加与电子元器件微型化的结合，在硬件可靠性方面增加了不利影响的因素由于：1. 增加每单位体积的热负荷，就要增加空气流量以维持硬件在可接受温度范围内2. 增加的空气流量使电子暴露到空气污染物中3. 高密度封装并不总是允许元器件密封不透气4. 降低印制电路板间的间距，增加了离子迁移的可能性5. 元器件外形接近腐蚀产品尺寸，更容易给腐蚀带来副作用蠕变腐蚀失效进场发生在工业控制电子和航天领域，这些领域周围空气中含高含量的污染物气体当在设计电子组装产品时，了解终端用户环境是很关键的蠕变腐蚀和PCB表面处理印制电路板表面有导电层，比较典型的是由薄的铜箔制成铜是一种比较活跃的金属，很容易在大气环境下氧化。

传统的被暴露在PCB表面的铜用热风整平（HASL）工艺镀上锡铅限制和减少铅的使用，减少了HASL的使用当今，由于平坦的板面使用的增加，蠕变腐蚀越来越普遍热风整平板面的锡铅保护着底层的铜免于暴露在大气条件下过渡到无铅焊接、低外形元器件、制造缺陷和微型化都需要有平坦的表面如果合金焊点对表面金属浸润查，铜被暴露热管理中增加的热空气流动增加了蠕变的风险恶劣的环境下，有湿气存在的地方就会增加蠕变腐蚀的风险在数据中心冷却空气也是一个有影响的因素平坦的板表面比如铜上敷OSP和镍金（电镀镍/浸金）是有有效期的由于这些原因，浸银表面处理在电子工业中成为了标准的PCB表面处理随着PCB表面处理改为浸银，与硫污染物含量相关的PCB失效增加了增加的失效率源于铜、银和硫的反应事实上，由于在浸银电路板上有区域比如过孔里面含有暴露的铜和银，这个问题进一步复杂了当过孔没有完全被沉浸的银覆盖，金属铜是脆弱的，易受到大气的影响作用而导致电化学腐蚀当一种金属比如铜覆盖了一些惰性金属，比如银，电化学腐蚀在合适的电解质下能发生当有湿气存在时，电化学电池造成简述减少当铜和银之间发生电化学反应时，由于铜是比较活跃的金属，电解池铜将为阳极。

在含硫的氧化环境中，铜比银腐蚀快的多这个高腐蚀率的环境包含有很强导电力的金属生长在很多情形下，铜层都需要被保护，尤其当使用浸银表面处理时，铜层更需要被保护首先是锡铜表面在这个区域，铜不与银交换，但在潮湿和空气污染的环境中，暴露的铜能与银反应导致锡表面腐蚀第二个铜的来源是镀银的孔洞里当热循环时，铜能迁移到银的表面，薄的锡层也能导致铜暴露，尤其是组装后另外一个铜的来源包括部分在助焊膜中堵塞的过孔和裂缝暴露的铜变成随时引发反应的物质由于银的射频传播特性，浸银经常是一种高频应用材料的选择蠕变腐蚀和电路板清洁度最终印制电路板需要清洁离子物质能直接腐蚀导线，或者离子与潮气、助焊剂或者其他物质结合导致腐蚀Xu和Fleming(2009)调查过助焊剂残留对蠕变腐蚀的影响当铜过孔被无铅的焊锡完全盖住时，没有证据显示蠕变腐蚀在组件上暴露的银，超过时间就会有严重的腐蚀发生，但这个腐蚀并不被认为是蠕变腐蚀在边界处银被暴露在助焊剂残留中，就会产生严重的蠕变腐蚀助焊剂残留暴露在银边界区域促进了银腐蚀迁移到阻焊膜表面Xu和Fleming报道当活性助焊剂在焊接后没有被清洗时，蠕变腐蚀会在5天内产生松香助焊剂仅显示有局部腐蚀。

问题在于活性助焊剂去除氧化铜而在助焊剂残留中留下了铜盐在潮湿环境中腐蚀从电路生长和蔓延到阻焊膜 这种失效也发生在有硫存在的工业区正确的操作、装运和存储步骤是非常重要的手印传递多种污染，包括氯包装材料应该证明是“无硫”的一旦打开去组装，没被用过的PCB如果要延长储存时间则需要返回到原包装并真空密封印制电路板储存地点对于硫诱发锈蚀是很关键的，尤其银或者高银处理的印制电路板印制电路板储存在经常供应蛋类制品的餐厅旁，经常导致硫产生的锈蚀在一个洋葱加工厂就有发生工业控制电子装置发生严重的腐蚀， 因为洋葱含有大量的硫有硫蠕变腐蚀的场所硫存在于原材料中，包括生产油、煤炭和含常见的金属如铝、铜、锌、铅和铁的矿石当含硫的燃料燃烧时， 或者当从石油中提取汽油时，或者从矿石中提取金属时就会形成二氧化硫气体大约有三分之一的污染颗粒中含有硫的化合物硫的来源包括用于水处理的硫化氢、 沼泽气体、化肥、 地热、 农业、汽车排气和冶炼在煤炭和石油燃烧时， 水泥生产和其它重工业经常发现二氧化硫 硫醇用于橡胶制造有机硫化物存在于泥土中在橡胶、采矿、冶炼、水泥、沥青、造纸厂、化肥和农场，废水处理、石油化工、泥土以及座落在环境中硫含量高的公司，存在硫蠕变倾向。

天然气燃烧的副产品是硫的气体，而且天然气驱动的叉车也经常排放硫的气体预防腐蚀的策略预防腐蚀能从三个步骤中观察到：强化、补救、再布置进行PCB板级的保护，比如改善表面处理在元器件组装中，敷形涂覆或者所有外形被锡全部覆盖是有效的对包装产品的保护包括过滤的使用和器件的密封非常困难的环境能通过过滤、空调、湿度控制和综合室内管理来改善阅读提示与免责声明】【阅读提示】以上为本公司一些经验的累积，因工艺问题内容广泛，没有面面俱到，只对常见问题作分析，随着电子产业的不断更新换代，新的工艺问题也不断出现，本公司自成立以来不断的追求产品的创新，做到与时俱进，熟悉各种生产复杂工艺，能为各种客户提供全方位的援助免责声明】1. 以上文章内容仅供读者参阅，具体操作应积极咨询技术工程师等；2. 网站所刊文章或所转载文章，仅限用于增长知识、见识，不具有任何投资意见和建议3. 除了“转载”之文章，本网站所刊原创内容之著作权属于合明科技网站所有，未经本站之同意或授权，任何人不得以任何形式重制、转载、散布、引用、变更、播送或出版该内容之全部或局部，亦不得有其他任何违反本站著作权之行为转载”的文章若要转载，请先取得原文出处和作者的同意授权。