引言：随着时代的发展，电子元器件的集成密度不断增加，印刷电路板(PCBA)的引脚间距变小，电化学迁移(ECM；Electrochemical migration)引起的PCB绝缘失效的潜在风险正在上升。

电化学迁移‌是指在基板材料的玻璃束中，当线路板处于高温高湿及长久外加电压下，在两金属导体与玻璃束跨接之间，因此会出现绝缘失效的缓慢漏电情形，称为“电迁移”，又称为漏电或渗电。电化学迁移主要有两种形式，一种是金属离子迁移到阴极还原沉积形成枝晶（如图1所示）并向阳极方向生长，另一种是从阳极向阴极生长的导电阳极丝(Conducting anodic filaments，CAFs)。PCBA上残留污染物对电化学迁移腐蚀的影响主要体现在加速腐蚀和电化学迁移过程，导致开路或短路失效。

PCBA上的残留污染物主要包括无机、有机污染物两大类。无机污染物，如离子污染物，会在潮湿环境中使金属表面腐蚀，减小绝缘电阻，增加漏电流，甚至引起表面绝缘电阻下降，在有电场存在的条件下还会发生电迁移，产生枝状结晶，导致漏电和短路‌。有机污染物，如助焊剂残留物，主要由树脂、松香、人造树脂等组成，这些物质在生产过程中如果清洗不彻底，助焊剂中的盐类或活化酸性成份会逐渐暴露出来，随着时间的推移，这些残留物在空气环境中容易产生电化学和腐蚀性影响，导致线路和器件的腐蚀，从而降低PCBA的可靠性。

此外，残留污染物中的酸性残留物及卤素离子对组装可靠性带来潜在风险，直接腐蚀PCBA组件中的焊点、PCB焊盘或元器件引脚。这些残留物在水汽、电场的作用下会发生电化学反应，造成腐蚀及电化学迁移，进一步加剧了开路或短路失效的风险‌。

PCBA上电化学迁移腐蚀原理

PCBA上的电化学迁移是由与溶液和电位有关的电化学现象所引起的，与从金属溶解反应、扩散和电泳中产生的金属离子移动反应及析出反应有关。特别是在高密度组装的电子设备中，材料及周围环境相互影响导致离子迁移，形成枝晶，从而引起电特性的变化。金属枝晶产生的前提是金属发生了腐蚀，并存在电场的影响。而焊料中的Ag、Pb、Zn等金属易于腐蚀，相对而言，金属银的氧化腐蚀反应的电极电位差小，可逆反应的吉布斯自由能较小导致电迁移非常容易发生，因而银的电迁移与枝晶的生长最容易发生。

最早有关Ag离子的迁移现象是在1954年由美国贝尔研究所的D.E.YOST把它作为PCB的一个问题提出来的。在该报告中介绍了在电话交换机或电子计算机等所使用的端子上的Ag，在绝缘板上溶解析出，由离子电导使绝缘遭到破坏的案例。

其中Ag离子迁移发生机理为，在PCB上含Ag的电极间由于吸湿和结露等作用吸附水分后再加入电场时，金属Ag从一个电极向另一个电极移动，析出Ag或化合物的现象称为Ag离子迁移。Ag离子的迁移发生机理是当在绝缘基板上的Ag电极（镀Ag引脚或镀Ag的PCB布线）间加上直流电压时，当绝缘板吸附了水分或含有卤素元素等时，阳极被电离，如图2所示。

水（H₂O）在电场作用下被电离，H⁺移向阴极从阴极上获得电子变氢气（H₂）向空间释放掉，而OH^-则返向移向阳极，把阳极表面的银溶解形成氢氧化银，氢氧化银不稳定的状态会逐渐变为氧化银，氧化银形成枝晶的过程中到达阴极后被还原形成金属银。其化学反应式分别为：

1) H₂O⇄OH^-+H⁺

2) Ag⇄Ag⁺+e

3) Ag⁺+OH^-⇄AgOH

4) 2AgOH⇄Ag₂O+H₂O

5) Ag₂O+H₂O⇄2AgOH⇄2Ag⁺+2OH^-

6) Ag⁺+e⇄ Ag

由于上述反应是不断循环的，故Ag₂O不断地从阳极向阴极方向成树枝状生长，Ag₂O在阴极不断地被还原而析出Ag。PCBA残留污染物中的有机酸可能更易腐蚀Ag、Pb、Zn等金属，在通电过程中，焊盘之间电势差的存在加剧电子、金属离子的移动，当金属枝晶形成一定程度时，会导致PCBA表面绝缘电阻降低，从而出现漏电或短路现象。

综上所述，PCBA上的残留污染物不仅直接影响电路板的物理和电气性能，还通过加速电化学迁移和腐蚀过程，增加了开路或短路失效的风险，对电子产品的可靠性和使用寿命构成严重威胁。因此，确保PCBA生产过程中的清洁度和采取有效的清洗措施至关重要。

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