绝缘材料离子迁移行为与电化学失效评估系统

一、离子迁移的物理机制

离子迁移（Ion Migration）是电子器件可靠性失效的关键机理之一，指在电场和湿度协同作用下：

1. 金属离子化：电路中的铜（Cu²⁺）、银（Ag⁺）、锡（Sn²⁺）等金属电极发生电化学反应，生成可移动阳离子

2. 离子定向迁移：阳离子在直流电场驱动下，通过绝缘介质层向阴极迁移

3. 枝晶形成：迁移至阴极的金属离子被还原沉积，持续积累形成枝晶结构

4. 绝缘失效：枝晶生长贯穿电极间绝缘层，导致短路或电阻值异常下降

二、关键应用领域与技术需求

1. 封装材料评估

BGA/CSP锡球：监测Sn-Ag-Cu焊料离子迁移阈值

底部填充胶：量化环氧树脂吸水率与漏电流相关性

2. 印制电路可靠性

特征案例：0.1mm线距HDI板的CAF测试

测试标准：IPC-TM-650 2.6.25方法C

3. 先进显示器件

EL器件：评估ITO电极迁移对发光效率的影响

测试参数：50V/85℃/85%RH三综合测试1000小时

4. 半导体材料特性

光刻胶介电性能：测量显后残留离子浓度

导电胶：碳纳米管取向性对离子阻挡能力的影响