详解半导体中的银迁移现象

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今天，让我们来谈谈半导体设备中的一种现象—银迁移（SilverMigration）对可靠性（由于银涂层、银焊接和金属银作为电极，绝缘电阻会降低，最终形成短路，导致故障）的影响。当然，这种金属迁移不仅发生在银上，还发生在其他金属元素（铅、铜、锡、金等）上；不仅是半导体设备，还有其他涉及金属元素易于迁移的地方。

银因其优异的导电性、传热性、可焊性和低接触电阻而被广泛应用于电气连接和电子产品中。然而，它也是所有可迁移金属中迁移率最高的金属（铜的1000倍），因此它经常受到关注，因此被称为银迁移。

1950年，首次发现银迁移以两根银棒为电极，使其相距12.5mm，将滤纸夹在两者之间，加上45V电压，保持相对湿度98%，持续36h，这是当时的实验条件。最终结果表明，银从阴极向阳极生长，形成枝状结晶，氧化银(Ag2o)胶体从阳极向阴极扩散。

银迁移的定义:在适当的条件下，银从初始位置移动到极端区域再沉积。

银迁移可分为离子迁移和电子迁移两类

以下是阴离子迁移的过程：

①金属银由于电位差和从环境中吸附的电解质(大多数情况下是水)而电离。

Ag→Ag+, H2O→H++OH-

②AgOH分解形成Ag2O，在阳极形成Ag2O，呈胶体状分散。

2AgOH→Ag2O+H2O。

③Ag+和OH-在阳极生成AgOH沉淀。

Ag++OH-→AgOH。

④产生的Ag2o与水反应，形成阴离子向阴极移动并沉淀，呈树枝状。

Ag2O+H2O <-> 2AgoH<->2Ag++OH-

根据上述过程，我们可以知道阴离子迁移的必要条件是：电解质（通常是水）、电势差和迁移路径。

我们可以根据必要条件采取一些保护措施：

①尽量采取气密性、密封前烘烤等措施，避免引入电解液；

②合理布线，保证足够的间距，合理控制点胶、贴片、焊接等操作，减少电势差；

③在表面涂上聚合物薄膜层，以阻断银迁移路径。

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