对产生爬行腐蚀的可能性分析

近十多年，伴随着无铅化进度，电焊焊接溫度破格提拔，及其发达国家自然环境的历久弥新恶变，爬取浸蚀迹象造成业内的普遍关心。

爬取浸蚀（Creep corrosion）并不是新题型，小编早已在二十年前早已遇到，那时候大家称它为“延误浸蚀”、“漫性浸蚀”或“隐型浸蚀”，通常产生在外露的铜板材上。九十年代中后期，大家外接一批录音机pcb电路板的拼装电焊焊接，pcb电路板板材为纸版，外型外露铜泊焊层，阻焊；用波峰焊接加工工艺电焊焊接后清理。二年后顾客体现，该批商品在铜泊焊层上发觉灰黑色浸蚀。

图1 产生在 PCB 通孔上的爬取浸蚀

1、什么叫爬取浸蚀以及产生原理

爬取浸蚀（Creep corrosion）是 PCB 上的铜和银电化学腐蚀和后来在 PCB外型上的硫酸盐浸蚀物质的爬取（延误），从而电短路故障邻近线路板特点而且促使电子器件设备故障。爬取浸蚀产生于外露的铜的表面。铜面在含硫成分的效果下转化成很多的铜的硫酸盐，并在铜的曝露表面以及四周蔓延、积累。

铜的金属氧化物不溶解于水；但铜的硫酸盐和氟化物会溶解水，在浓度梯度的推动下，具备很高的外型流通性。反应物会由浓度较高的区向较低浓度的区蔓延。硫酸盐具备半导体材料脾气，不容易导致短路故障的马上产生，但伴随着硫酸盐浓度值的提高，其电阻器会逐渐减少并导致短路故障无效。

2、造成爬取浸蚀的要素

随着环境湿度和例如活性氧和二氧化氮这类的别的污染物质的相互危害，高占比的硫汽体污染物质很有可能造成 PCB 上的爬取浸蚀。爬取浸蚀与环境空气（空气中的废液及环境湿度），PCB 板材和涂层原材料，焊层界定及其 PCBA 拼装中的电焊焊接要素相关。

1）环境空气

（1）环境湿度：依据爬取浸蚀的消溶/蔓延/堆积原理，环境湿度的上涨可能会加快硫化橡胶浸蚀的产生。爬取浸蚀的速度与环境湿度成指数值关联。伴随着空气湿度的升高，腐蚀深度大幅度提高，呈双曲线状。当环境湿度从 60%RH 提高到 80%RH 时，其腐蚀深度后者为两者的 3.6 倍。而环境湿度从 60%RH 提高到80%RH 在四川及其很多江南一带是在所难免。

图2 环境湿度对铜、银腐蚀深度的危害

（2）空气中的刺激性汽体：二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氯化氢（H2S）、氯化氢（HCl）、氯（Cl2）、氨（NH3）等。

2）PCB板材

板材中的紫铜抗爬取浸蚀能力最强；CuNi 最烂。

3）涂层原材料

外型解决中的 SnPb 最不易被浸蚀；Au-Pd 外型上的锈蚀物质爬取间距长。HASL、Im-Sn 耐腐蚀能力最强；OSP、ENIG 适度；Im-Ag 最烂。

4）焊层界定

当焊层为阻焊掩膜界定（SMD）时，由于绿油侧蚀存有，PCB 露铜比较焦虑不安，因而更非常容易浸蚀；选用非阻焊掩膜界定（NSMD）时，可有效发展焊层的耐腐蚀工作能力。

图3 SMD 和 NSMD 较为：SMD 焊层浸蚀从阻焊膜侧蚀处逐渐

5）PCBA 拼装中的电焊焊接要素

（1）翼型管脚元器件管脚存有创口，或后面成形导致折边处涂层损坏，进而变成硫化橡胶氛围下的浸蚀风险防控措施。图4能够看见浸蚀物质在塑封膜体上扩散,导致了好几个管脚钢筋搭接。

图4 翼型管脚元器件管脚钣金折弯处浸蚀

（2）再流电焊焊接：热冲击性会导致绿油部分造成细微脱离，或一些外型解决的毁坏（如 OSP），使电子设备露铜更焦虑不安，爬取浸蚀风险性提高。由于无重金属再流电焊焊接溫度更高一些，爬取浸蚀特别是在非常值得关心。

（3）无重金属电焊焊接：溫度上升，化学反应速率加速。浸蚀物的阻值会由于环境温度的变化而大幅度变化，可以从 10MΩ着陆到 1Ω，加快爬取浸蚀。

（4）助焊膏

①波峰焊接助焊膏：波峰焊接时，浸蚀点均出现在工装夹具波峰焊机的黑影地区四周，助焊膏对爬取浸蚀有加快功效。

②助焊膏残余很容易受潮，导致部分空气湿度提高，化学反应速率加速。

③助焊膏中富含大量的的环境污染正离子，酸碱性的 H 还能够溶解铜的化学物质，对浸蚀有毫无疑问的提速功效。

3、电子器件镀金焊端爬取浸蚀

前边我们在爬取浸蚀产生的机制中早已做了详细介绍，爬取浸蚀是 PCB 上的铜和银电化学腐蚀和后来在 PCB 外型上的硫酸盐浸蚀物质的爬取（延误），从而电短路故障邻近线路板特点而且促使电子器件设备故障。换句话说，爬取浸蚀不仅会出现在外露的铜外型，也会出现在外露的电子器件镀金焊端外型。普遍无重金属电子器件 焊端可锻性涂层有 Au（最底层为Ni）、Pd（最底层为 Cu/Ni、Ag、AgPd、AgPt 、Sn（最底层为 Ag 或 Ni）、Sn、 SnAgCu、 SnBi 和 SnCu。与此同时，伴随着外型贴片系统的发展趋势，对MLCC的电气设备特性、反射性和贴片的需求愈来愈高，为满足MLCC 在外型贴片技术性中可锻性、耐焊性的规定，需选用三层端电级构造。该构造的最底层是Ag 端电级（或Pd-Ag），核心是Ni  涂层，最表层是Sn（或Sn-Pb）涂层。在其中Ni  涂层做为阻挡层，其功能是把全部Ag电级围住起來，对Ag电级层具有珍惜功效，使端电级可以抵御260℃波峰焊机料的热腐蚀，避免Ag转移。

依据焊接工艺要求，内置式电子器件电焊焊接后均规定焊端有不一样水平的外露在外面，对焊接材料的升高相对高度均作了严苛的规定。

图5 内置式电子器件焊端银涂层的存有，及其倘若在电子器件生产制造全过程中产生 Ni涂层过薄或沒有Ni  涂层均会产生 Ag 的转移，即产生爬取浸蚀。

4、产生爬取浸蚀实例的要素

1）实例 1—S 的来源于

工业生产环境空气空气中带有 S；海洋天气自然环境（海面中含 S）；酸雨的危害易发区；点燃煤时排出来；PCB 生产制造全过程中残余。

2）实例 2—S 的来源于

机器设备的办公环境；PCB 孔环外型存有部分未被绿油遮盖而外露了铜的地区。

3）实例 3—S 的来源于

PCB 板露铜或电子器件焊端露银。

5、剖析及防止

大家从以上爬取浸蚀造成的原理、造成爬取浸蚀的要素和实例可以看得出：爬取浸蚀的造成必需2个“新闻媒体”的干预，其一是浸蚀源，也就是含硫成分；其二是被浸蚀成分—露铜或银；这两个标准缺乏一个，爬取浸蚀

就无法造成。从剖析中我们可以见到，含硫成分关键存有于空气、体内湿气和助焊膏残余物；而露铜关键造成于用阻焊掩膜界定（SMD）焊层、电焊焊接热冲击性导致阻焊膜部分造成细微脱离而露铜，一些外型解决的毁坏而露铜。

换句话说，爬取浸蚀关键都产生在对产品品质操纵不紧，沒有执行商品自然环境适应能力设计方案和结构设计优化的中低端民用型电子设备的 PCBA 中。

5.1 自然环境适应能力

1）自然环境适应能力界定

根据 GJB 451A，自然环境适应能力的概念为： “武器装备在其使用寿命期预估很有可能遇到的各种各样自然环境的功效下会完成其全部预订作用、特性和（或）不被损坏的工作能力”。

2）自然环境适应能力规定

明确有效的自然环境适应能力规定，并以科学合理的花费保证武器装备满足要求的自然环境适应能力规定。

3）自然环境适应能力设计方案

（1）自然环境适应能力设计方案总体目标

明确有效的自然环境适应能力规定，并以科学合理的花费保证武器装备满足要求的自然环境适应能力规定。

（2）自然环境适应能力设计方案內容

明确使用寿命期自然环境截面；制定自然环境适应能力设计方案规则。

（3）制定自然环境适应能力设计方案规则

抗压设计方案；溫度安全防护设计方案；震动安全防护设计方案；三防设计方案；电磁兼容测试性设计方案：电缆线走线；屏蔽掉；过滤；联接；接地装置；去耦。

5.2 结构设计优化

GJB 451A 结构设计优化规则里明文规定了务必开展自然环境安全防护设计方案，包含：溫度安全防护设计方案、三防设计方案、冲击性和震动安全防护设计方案、电磁兼容测试性设计方案和抗压设计方案。

5.3 军工用电子设备 PCB 采用的对策

在以航空航天、航空公司为象征的军工用电子设备的PCBA中，造成爬取浸蚀的可能性很低。这也是因为：

1）军用品 PCBA 不容置疑都是会开展自然环境适应能力设计方案，在其中 PCBA 开展三防解决是不可或缺的对策，这就有效的抵挡了自然环境中的刺激性汽体和体内湿气对PCB 的腐蚀，有效的避免了造成爬取浸蚀的概率。

2）军用品 PCBA 不能可应用无重金属电焊焊接，相对性于普遍应用无重金属电焊焊接的民用型电子设备的 PCBA，因溫度冲击性使阻焊膜遭受的脱离和伤害的几率要低得多。

3）军用品 PCB 板材广泛应用抗爬取浸蚀能力最强的紫铜；PCB 外型涂层原材料广泛应用最不易被浸蚀 SnPb；军用品 PCB 不举荐应用最易于遭受损害OSP 涂层和 Im-Ag 涂层。

4）军用品 PCBA，不管应用哪一种助焊膏，包含“免清洗助焊膏”，电焊焊接后都务必 100%的清理，有效的避免了助焊膏中的残余物对 PCB 的腐蚀性功效。

5）军用品 PCB 焊层规定选用非阻焊掩膜界定（NSMD），有效发展了焊层的耐腐蚀工作能力。

6）军用品 PCB 埋孔插装电子器件手焊要求再剪后焊，防止了电子器件铜板材在空气中露出的概率。

7）军用品 PCB 翼型管脚元器件管脚成形要求应用生产专用工具和务必开展去内应力，有效避免和减少了钣金折弯处损害露铜的几率。

8）在保证电焊品质，不造成喷焊的条件下尽量减少焊接生产溫度；特别是在要根据应用全智能电铬铁来严苛操纵手焊溫度，减少因高溫对阻焊膜的损害而造成锡焊盘外露。

6、总结

爬取浸蚀的迹象确立，只需大家发展对产品品质的认清水平，采用适度的对策是彻底可以预防的。从这种含义上可以说爬取浸蚀是低质量假冒伪劣电子设备的特点。

以上8条对策，不但军用品 PCBA 可以保证，民用型电子设备也彻底可以保证，以从源头上避免爬取浸蚀的产生。

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