組件電路板中的離子遷移是指金屬離子在電場、濕氣及污染物共同作用下，通過絕緣層從陽極向陰極遷移并形成導(dǎo)電路徑的現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因和危害可總結(jié)如下：

一、離子遷移的產(chǎn)生原因

1. 污染物殘留

• 助焊劑、汗水、離子表面活性劑等殘留物含有導(dǎo)電離子（如Cl?、Br?、NO??），在潮濕環(huán)境下溶解形成電解質(zhì)。

• 電鍍材料（如銀、銅）或金屬焊料中的離子化金屬（如Ag?、Cu2?）在電場作用下遷移。

2. 環(huán)境與電場條件

• 高濕度環(huán)境：水分子滲入絕緣層，形成離子導(dǎo)電通道，加速金屬離子遷移。

• 直流電場作用：相鄰導(dǎo)體間存在電位差（如0.5V以上），促使陽極金屬離子化并向陰極遷移。

3. 材料與設(shè)計(jì)因素

• 基材缺陷：玻璃纖維或樹脂層中的微孔、裂紋為離子遷移提供通道。

• 線路間距縮小：高密度PCB中導(dǎo)線間距減小，電場強(qiáng)度增大，遷移風(fēng)險(xiǎn)升高。

• 無鉛工藝影響：無鉛焊料（如Sn-Ag-Cu）的鈍化膜穩(wěn)定性較差，易引發(fā)離子遷移。

4. 制造與工藝問題

• 清洗不徹底導(dǎo)致助焊劑殘?jiān)鼩埩簦蛲扛矊痈采w不完全暴露金屬表面。

二、離子遷移的危害分析

1. 絕緣性能下降

• 金屬離子在絕緣層內(nèi)形成導(dǎo)電路徑，導(dǎo)致漏電流增大，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)短路。

• 例如：82KΩ電阻因離子污染導(dǎo)致電壓異常，引發(fā)保護(hù)電路誤動(dòng)作。

2. 電路失效與安全隱患

• 枝晶（Dendrite）或?qū)щ婈枠O絲（CAF）生長穿透絕緣層，直接導(dǎo)致短路，可能引發(fā)設(shè)備故障甚至火災(zāi)。

• 日本統(tǒng)計(jì)顯示，4起PCB起火事故中3起與離子遷移相關(guān)。

3. 腐蝕與材料退化

• 金屬離子遷移伴隨氧化反應(yīng)（如Ag?O生成），腐蝕導(dǎo)體或基材，降低使用壽命。

• 例如：銀遷移形成的黑色氧化銀會(huì)破壞酚醛樹脂基板的絕緣性。

4. 可靠性風(fēng)險(xiǎn)

• 遷移過程具有不可逆性和不可預(yù)測性，可能導(dǎo)致產(chǎn)品在長期使用中突然失效。

• 高頻高速信號(hào)傳輸場景下，離子遷移加劇信號(hào)干擾和時(shí)序誤差。

三、總結(jié)與應(yīng)對(duì)建議

離子遷移是PCB可靠性失效的關(guān)鍵因素，其成因涉及材料、工藝、環(huán)境及設(shè)計(jì)多方面。為降低風(fēng)險(xiǎn)，需優(yōu)化基材選擇（如低吸濕性樹脂）、加強(qiáng)清洗與涂覆工藝、控制環(huán)境濕度，并通過離子污染度測試（如表面絕緣電阻測試）進(jìn)行質(zhì)量管控。對(duì)于高可靠性場景（如航空航天），建議采用浸封或厚涂覆工藝阻隔水汽。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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