组件电路板电化学腐蚀产生原因和危害分析和水基清洗剂介绍

一、电化学腐蚀的产生原因

1. 环境因素

• 电解质污染：盐雾（如NaCl）、硫化物（SO₂、H₂S）等污染物在潮湿环境中形成电解质溶液，加速金属离子迁移和腐蚀反应。例如，沿海地区盐雾中的Cl⁻会与Cu、Ni等金属反应，破坏防护层。

• 湿度与水膜：高湿度导致电路板表面吸附水膜（厚度≥1μm时腐蚀最严重），促进电化学反应，如Fe²⁺与OH⁻结合生成氧化铁。

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2. 材料与设计缺陷

• 电偶腐蚀：不同金属（如镀金元件与基体金属）因电位差形成原电池，活泼金属（如Au镀层下的Cu）作为阳极被优先腐蚀。

• 涂层缺陷：保护涂层（如化学镍金、喷锡）的微孔或剥落暴露基材，导致局部腐蚀。

3. 工艺与使用因素

• 焊点/接触不良：焊接缺陷或微动磨损破坏金属氧化保护层，使内部金属直接接触电解质。

• 偏压与电场：相邻导体间距过近且存在电压差时，液膜中的离子迁移形成导电枝晶（CAF），导致短路。

二、电化学腐蚀的危害

1. 电气性能失效

• 接触电阻增大：腐蚀产物（如硫化银、氧化铜）覆盖导体表面，导致接触不良或信号传输中断。

• 短路/断路：电解迁移形成的枝晶穿透绝缘层，或铜箔腐蚀导致线路断裂。

2. 可靠性下降

• 封装失效：腐蚀破坏器件封装密封性，使湿气和污染物渗入内部，加速二次腐蚀。

• 应力开裂：腐蚀与机械应力耦合引发裂纹，降低器件机械强度。

3. 维修与成本问题

• 不可逆损伤：腐蚀导致的材料退化难以修复，需更换组件或整板。

• 集中故障：相同环境下的产品可能因腐蚀进入集中失效期，增加维护成本。

三、典型案例与防护建议

1. 案例

• 厚膜电阻硫化：银电极与硫化物反应生成硫化银，体积膨胀导致电阻断路。

• LED支架腐蚀：镀银支架在含硫环境中硫化，影响光学性能。

2. 防护措施

• 材料优化：选用抗硫化金属（如镍钯金替代银电极）、耐腐蚀涂层（聚酰亚胺）。

• 工艺改进：完善涂覆工艺，避免涂层微孔；控制焊点应力以减少微动腐蚀。

• 环境控制：在高污染区域采用密封设计，或使用干燥剂、防腐蚀气体（如氮气）。

通过以上分析可见，电化学腐蚀是环境、材料与工艺多因素耦合作用的结果，需从设计、制造和使用全生命周期进行系统性防护。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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