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電気化学的マイグレーション( ECM ) は、電位の存在下で金属イオンが溶解して移動する現象で、その結果、陽極と陰極の間に樹枝状構造が成長します。このプロセスは、導体間の絶縁を大幅に低下させる可能性があるプリント回路基板で最もよく見られます。
ECM を促進する主な要因は湿度です。水が存在すると、ECM は非常に速く進行します。通常、このプロセスには、水の吸着、アノード金属の溶解、イオンの蓄積、イオンのカソードへの移動、樹枝状結晶の成長といういくつかの段階があります。樹枝状結晶の成長には 1 秒未満しかかからず、その間にアノードとカソード間の抵抗はほぼゼロに低下します。[1]
特徴
電位差に加えて、水分の存在もECMの駆動要因です。結露した水分の膜が十分に存在し、電圧が低い場合でも、ECMはわずか数分で接点間にブリッジ構造を形成する可能性があります。[2]
一般的に、このプロセスは次のステップに分けられます。[3]
- 接触面の表面での結露による水の吸着（多くの場合、吸湿性のイオン性不純物によって促進される[4]）
- 印加電位差により水がアルカリ化され、水膜の pH 値が低下する（銀、銅、スズなどの（接触）金属化物の腐食が始まる）
- 陽極材料（銀、銅、スズなど）の溶解
- 金属カチオンの陰極への移動
- 移動した陽イオンの還元と陰極への沈着による金属樹枝状結晶の形成
- 反対方向、陽極に向かって樹状突起が成長する
- 接点間の抵抗を永久短絡まで低減
- 陽極から陰極に流れる不純物との相互作用によるブリッジ形成もある。
このメカニズムにより、電子アセンブリの信頼性と寿命が損なわれます。つまり、現場での誤動作の引き金となる可能性のある原因として、電気化学的移行が故障の根本原因分析の焦点となることがよくあります。
参照
参考文献
- ^ Zhou, Yilin; Yang, Pan; Yuan, Chengming; Huo, Yujia (2013 年 7 月 20 日)。「浸漬銀仕上げによるプリント基板上の銅トレースの電気化学的マイグレーション障害」( PDF )。化学工学トランザクション。33 : 559–564。doi :10.3303/CET1333094。ISSN 1974-9791 。
- ^ Yilin, Zhou; Pan, Yang; Chengming, Yuan; Yujia, Huo. 「浸漬銀仕上げによるプリント回路基板上の銅トレースの電気化学的マイグレーション障害」(PDF) イタリア化学工学協会、2013 年。
- ^ ヘルムート、シュヴァイガルト。 「ECM als Ursache von Feldausfällen - Teil I: Entstehung und Folgen von Elektrochemischer Migration」。で: プロダクトトロニック。 No. 4. Hüthig GMBH、ハイデルベルク、2016 年、60 ～ 63 ページ。
- ^ ヘルムート、シュヴァイガルト;サンドラ、ピルツ。 「Vorbeugen ist die beste Devise - Elektrochemische Migration als Ursache von Feldausfällen (Teil II)」。で: プロダクトトロニック。 No. 08-09。 Hüthig GMBH、ハイデルベルク、2016 年、18 ～ 22 ページ。