詳解半導(dǎo)體中的銀遷移現(xiàn)象

今天，讓我們來談?wù)?a target="_blank">半導(dǎo)體設(shè)備中的一種現(xiàn)象—銀遷移(SilverMigration)對(duì)可靠性(由于銀涂層、銀焊接和金屬銀作為電極，絕緣電阻會(huì)降低，最終形成短路，導(dǎo)致故障)的影響。當(dāng)然，這種金屬遷移不僅發(fā)生在銀上，還發(fā)生在其他金屬元素(鉛、銅、錫、金等)上;不僅是半導(dǎo)體設(shè)備，還有其他涉及金屬元素易于遷移的地方。

銀因其優(yōu)異的導(dǎo)電性、傳熱性、可焊性和低接觸電阻而被廣泛應(yīng)用于電氣連接和電子產(chǎn)品中。然而，它也是所有可遷移金屬中遷移率最高的金屬(銅的1000倍)，因此它經(jīng)常受到關(guān)注，因此被稱為銀遷移。

1950年，首次發(fā)現(xiàn)銀遷移以兩根銀棒為電極，使其相距12.5mm，將濾紙夾在兩者之間，加上45V電壓，保持相對(duì)濕度98%，持續(xù)36h，這是當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件。最終結(jié)果表明，銀從陰極向陽極生長(zhǎng)，形成枝狀結(jié)晶，氧化銀(Ag2o)膠體從陽極向陰極擴(kuò)散。

銀遷移的定義:在適當(dāng)?shù)臈l件下，銀從初始位置移動(dòng)到極端區(qū)域再沉積。

銀遷移可分為離子遷移和電子遷移兩類

以下是陰離子遷移的過程：

①金屬銀由于電位差和從環(huán)境中吸附的電解質(zhì)(大多數(shù)情況下是水)而電離。

Ag→Ag+, H2O→H++OH-

②AgOH分解形成Ag2O，在陽極形成Ag2O，呈膠體狀分散。

2AgOH→Ag2O+H2O。

③Ag+和OH-在陽極生成AgOH沉淀。

Ag++OH-→AgOH。

④產(chǎn)生的Ag2o與水反應(yīng)，形成陰離子向陰極移動(dòng)并沉淀，呈樹枝狀。

Ag2O+H2O <-> 2AgoH<->2Ag++OH-

根據(jù)上述過程，我們可以知道陰離子遷移的必要條件是：電解質(zhì)(通常是水)、電勢(shì)差和遷移路徑。

我們可以根據(jù)必要條件采取一些保護(hù)措施：

①盡量采取氣密性、密封前烘烤等措施，避免引入電解液;

②合理布線，保證足夠的間距，合理控制點(diǎn)膠、貼片、焊接等操作，減少電勢(shì)差;

③在表面涂上聚合物薄膜層，以阻斷銀遷移路徑。

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審核編輯：湯梓紅