イオンマイグレーションについて

熊田茂雄

熊田茂雄

テーマ:表面実装

 イオンマイグレーション現象(Ion Migration)とは、電界の影響で金属(配線、電極など)が、絶縁物上や界面を移動する現象です。イオンマイグレーション現象は、絶縁抵抗の劣化(抵抗値の低下)を起こすため、電極間の短絡(ショート)が発生し、電子機器の故障原因となります。

 絶縁物中に繊維などがある場合に、その繊維に沿って正極から負極に向かって成長します。

 イオンマイグレーションとは、水分(湿度)が多い環境条件にプリント基板が設置されている状態において、電圧を印加すると、配線パターンの陽極の金属がイオン化して対向する陰極に移動し、再び陰極で金属として生成される現象です。

 陰極で生成された金属が成長すると、絶縁不良となり、最終的には配線パターン間が短絡(ショート)します。
 イオンマイグレーションは、発生の形態によってデンドライトとCAFに分類されます。

 デンドライト(Dendrites)とは、基板表面を陰極から陽極に向かって樹枝状で金属成分が析出した状態のことを指します。デンドライトは主に基板表面の平行した電極間で発生します。(図示)

 CAF(Conductive Anodic Filaments)とは、基板内層の繊維の隙間に沿って、陰極から陽極に向かって金属成分が析出した状態のことを指します。CAFは主に基板内層で発生します。多層基板のスルーホール間等で見られることが多くなっています。

【イオンマイグレーションの主な成長因子】
 ●電界強度が強いほど、金属の溶解速度が大きくなります。
 ●湿度が高いほど、イオンマイグレーションの発生が加速します。
 ●温度が高いほど、イオンマイグレーションの発生が加速します。

【イオンマイグレーションの起こりやすさ】
 銀(Ag)>鉛(Pb)>銅(Cu)>スズ(Sn)>亜鉛(Zn)>黄銅

【イオンマイグレーションの対策】
 ●フラックスの洗浄
 ●防湿材を塗る
 ●電位差のある電極同士に十分なクリアランスを持たせる

(参考ブログ)
https://www.pec-kumata.com/post/ionmigration

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熊田茂雄
専門家

熊田茂雄(生産技術コンサルタント)

PEC-KUMATA 生産技術コンサルタント

工程設計や工場管理に40年以上従事した現場経験をもとに、生産技術コンサルティングを提供。品質改善や生産性向上などQCD課題の改善策とあわせて、先端技術や異分野を取り入れた技術方向性もアドバイスします。

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