Миграция металлов (Metal Migration) — это электрохимический процесс, при котором ионы металла (обычно серебра, меди или олова) под действием постоянного электрического поля и в присутствии влаги (электролита) перемещаются по поверхности диэлектрика или в его объёме. Процесс приводит к образованию проводящих металлических дендритов (нитевидных кристаллов), которые могут вызвать утечку тока, короткое замыкание между проводниками и, в конечном итоге, отказ устройства.
Механизм и условия возникновения
Процесс требует трёх условий: наличие разнородных металлов с разными электрохимическими потенциалами, постоянного напряжения между ними и влаги (в виде конденсата, ионизированных загрязнений или высокой влажности среды). Чаще всего миграция возникает между близко расположенными проводниками (с зазором менее 0.5 мм) на внешних слоях платы, особенно под конформным покрытием, которое может удерживать влагу. Серебро наиболее склонно к миграции, за ним следуют олово и медь. Процесс ускоряется при повышенной температуре.
Последствия и контроль в производстве
Образование дендритов между контактными площадками приводит к росту тока утечки, снижению сопротивления изоляции и внезапным коротким замыканиям. Это явление — одна из основных причин постепенного отказа электроники в условиях повышенной влажности.
Для предотвращения миграции в производстве применяются меры: увеличение зазоров между проводниками с разным потенциалом (особенно высоким), использование защитных покрытий (паяльная маска, конформное покрытие) с проверкой на отсутствие пор, тщательная отмывка плат от ионных загрязнений после пайки (по стандартам IPC или ГОСТ Р 55744-2013) и контроль климатических условий хранения и эксплуатации. Испытание на устойчивость к миграции ионов серебра регламентировано, например, методом IPC-TM-650 2.6.14.1.
Источники: IPC-T-50 (термины), IPC-TM-650 «Test Methods Manual» (Method 2.6.14.1), IPC-9201 «Surface Insulation Resistance Handbook», ГОСТ Р 55744-2013 (методы испытаний, связанные с оценкой надёжности изоляции).