本文关于电子产品爬行腐蚀失效的相干研究由华为技术有限公司工艺技术研究部何敬强、涂运骅所撰，虽然该文发表时间较早，其中定有部分题目如今已得到改善息争决，但今天对于电子产品PCB和元器件在面对较恶劣环境的时候依然有较大的抗水气抗腐蚀挑衅，并且随着智能产品的普及，电子产品防水已成为品质把关基础要素，因此基于电路板级的防护研究和三防漆类材料的研发从未曾制止过。

硫和硫化物是电子产品的天敌，厚膜电阻的硫化失效已为业界熟知（图1）。但随着电子产品无铅化的进展，爬行腐蚀（Creep corrosion）题目也渐渐引起业界的关注（图2）。根据相干报道，这种腐蚀发生的速度很快，甚至有些单板运行不到一年即发生失效。

电阻硫化开路

爬行腐蚀的机理爬行腐蚀的产物以硫化亚铜为主，这是一种P型半导体，不会造成短路的立即发生；但随着其厚度的增长，其电阻减小。此外，该腐蚀产物的电阻随湿度的转变急剧转变，可从10M欧姆降落到1欧姆[2]。
 

温度

湿度根据爬行腐蚀的消融/扩散/沉积机理，湿度的增长应该会加速硫化腐蚀的发生。PingZhao等人认为，爬行腐蚀的速率与湿度呈指数关系[1]。Craig Hillman等人在混合气体实验研究中发现， 随着相对湿度的上升，腐蚀速率急剧增长，呈抛物线状[4]。由图4可见，当湿度从60%RH增长到80%时，腐蚀速率变为原来的将近3.6倍。此外，作者也指出，此规律仅适用于铜的硫化；对于银而言，湿度增长，腐蚀速率无显明转变。
 

腐蚀性气体种类与浓度的影响PCB/器件的设计、加工与组装基材和镀层Conrad研究了黄铜、青铜、铜镍三种基材，Au/Pd/Sn-Pb三种镀层结构下的腐蚀速率[9]，实验气氛为干/湿硫化氢。效果发现：基材中黄铜抗爬行腐蚀能力最好，Cu-Ni最差；外观处理中Sn-Pb是最不容易腐蚀的，Au、Pd外观上腐蚀产物爬行距离最长。
赵晓利、张宝根等认为，镀金层的微孔率对其抗腐蚀性能有很大影响，只有当金的厚度> 5 u m时，才基本上无孔洞，此时才有较好的抗腐蚀能力[6]（图6）。与镀金层类似， 镀镍层也是多孔性的，因此NiAu镀层在硫化气氛下同样会发生腐蚀。

PCB设计Alcatel-Lucent、Dell、Rockwell Automation[10, 11, 12] 等公司研究了不同外观处理的单板抗爬行腐蚀能力，认为HASL、ImSn抗腐蚀能力最好，OSP、ENIG适中，ImAg最差。
Alcatel-Lucent认为各外观处理抗腐蚀能力排序如下：ImSn～HASL>> ENIG> OSP > ImAg。
Dell的Randy研究认为，当焊盘为阻焊定义时，因为绿油侧蚀存在，PCB露铜会较为紧张，因而更容易腐蚀(图7)。采用NSMD方式可有用进步焊盘的抗腐蚀能力[11]。

某些翼型引脚器件引脚存在dam-bar切口，或后续成型造成折弯处镀层破损，从而成为硫化气氛下的腐蚀风险点。图8是马里兰大学的Ping Zhao、Michael Pecht在混合气体实验中的样品，可以看到腐蚀产物在塑封体上蔓延，造成了多个引脚搭接。

1、回流

2、波峰焊助焊剂据报道，在某爬行腐蚀失效的案例中，腐蚀点均发生在夹具波峰焊的阴影区域四周，因此认为助焊剂残留对爬行腐蚀有加速作用[13]。其可能的缘故原由是，一方面助焊剂比较容易吸潮，造成局部相对湿度增长，反应速率加快；另一方面，助焊剂中含有大量污染离子，酸性的H+还可以分解铜的氧化物，因此也会对腐蚀有肯定的加速作用。

相干评估方法  Battelle Labs、EIA、IEC、Telcodia等行业组织都发布了MFG实验方法，但各种方法的实验条件不一（如BattelleLabs四个等级的实验都不用SO2），缺乏同一的标准。另根据MacDermid的实验数据，现有MFG实验条件加速应力过低，并不能有用地复现爬行腐蚀失效[15]。这也是2010年iNEMI筹建项目组进行板级MFG实验方法研究的缘故原由。

行业研究近况与方向 编后语：

助焊剂中含有大量污染离子，酸性的H+还可以分解铜的氧化物，因此也会对腐蚀有肯定的加速作用。

参考资料：

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