詳解錫膏爬行腐蝕現(xiàn)象

爬行腐蝕是一種電路表面的腐蝕現(xiàn)象，它是由環(huán)境中的硫化物或氯化物等腐蝕性氣體與裸露的銅接觸反應而產(chǎn)生的。爬行腐蝕的特點是固體腐蝕物沿著電路與阻焊層或封裝材料的表面遷移生長，形成一種類似蜘蛛網(wǎng)的結構，導致相鄰的焊盤或電路之間發(fā)生電氣短路或阻抗變化，影響電子產(chǎn)品的性能和可靠性。

爬行腐蝕的發(fā)生源于裸露的Cu面上。Cu面在含硫物質的作用下會生成大量的黑色的Cu的硫化物，并在Cu的暴露面上及其周圍擴散、堆集。

Cu的氧化物是不溶于水的。但是Cu的硫化物和氯化物卻會溶于水，在濃度梯度的驅動下，具有很高的表面流動性。生成物會由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散。硫化物具有半導體性質，且不會造成短路的立即發(fā)生，但是隨著硫化物濃度的增加，其店主會逐漸減小并造成短路失效。

此外，該腐蝕產(chǎn)物的電阻值會隨著溫度的變化而急劇變化，可以從10MΩ下降到1Ω。濕氣（水膜）會加速這種爬行腐蝕：硫化物（如硫酸、二氧化硫）溶于水會生成弱酸，弱酸會造成硫化銅的分解，迫使清潔的Cu面露出來，從而繼續(xù)發(fā)生腐蝕。顯然濕度的增加會加速這種爬行腐蝕。這種腐蝕發(fā)生的速度很快，有些PCB單板甚至運行不到一年就會發(fā)生失效。

影響爬行腐蝕現(xiàn)象發(fā)生的主要因素有：大氣環(huán)境（如大氣中的廢氣及濕度）；PCB基材和鍍層材料；焊盤定義；PCBA組裝中的焊接等因素。

作為大氣環(huán)境中促進電子設備腐蝕的元素和氣體，被列舉的有：SO2、NO2、H2S、O2、HCI、Cl2、NH3等，腐蝕性氣體成分的室內濃度、蓄積速度、發(fā)生源、影響和容易受影響的材料及容許濃度如表所示。上述氣體一溶于水中，就容易形成腐蝕性的酸和鹽。

表1.腐蝕性其他成分的室內濃度、蓄積速度、發(fā)生源、影響及容易受影響的材料及容許濃度

濕度：根據(jù)爬行腐蝕的溶解/擴散/沉積機理，濕度的增加應該會加速硫化腐蝕的發(fā)生。Ping Zhao 等人認為，爬行腐蝕的速率與濕度呈指數(shù)關系。Carig Hillman 等人在混合氣體實驗研究中發(fā)現(xiàn)，隨著相對濕度的上升，腐蝕速率急劇增加，呈拋物線狀。以Cu為例，當濕度從60%RH增加到80%時，其腐蝕速率后者為前者的3.6倍。

為了防止爬行腐蝕的發(fā)生，可以采取以下措施：

采用三防涂敷，即在電路表面涂上一層保護膜，隔絕外界的腐蝕性氣體；

設計和工藝上要減少PCB和元器件的露銅概率，選擇抗腐蝕能力較強的表面處理工藝，如無鉛熱風整平、浸錫等，避免使用化學銀、有機焊料防護等；

組裝過程要盡量減少熱沖擊和污染離子殘留，選擇合適的助焊劑，并進行有效的清洗；

整機設計要加強溫度和濕度的控制，避免水膜的形成和腐蝕物的溶解；

機房選址要避開明顯的硫污染，如工業(yè)區(qū)、火山區(qū)、沼澤地等。