電子機器におけるマイグレーション現象とは?基盤故障や「イオンマイグレーション」「エレクトロマイグレーション」の違いなどについてまとめました。
【マイグレーション現象とは】基盤・半導体の故障
マイグレーション現象とは、電界の影響で金属(配線、電極など)が、絶縁物上や界面を移動する現象です。マイグレーション現象は、絶縁抵抗の劣化(抵抗値の低下)を起こすため、電極間の短絡(ショート)が発生し、電子機器の故障原因となります。
【種類①】イオンマイグレーション、エレクトロマイグレーション
マイグレーションには、大きく分けて「イオンマイグレーション」「エレクトロマイグレーション」の二種類があります。
種別 | 概要 |
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エレクトロマイグレーション | 電界の影響により、金属成分が電子の衝突し、非金属媒体の上や中を移動。 【温度】高温(>150℃) 【電流密度】大きい(>10^4mA/cm2) 【湿度】ほとんど乾燥 |
イオンマイグレーション | 電解現象により、金属成分がイオン化し、非金属媒体の上や中を移動し、再び金属に還元し析出。 ●銀はイオンマイグレーションが最も発生しやすい 【温度】低温(<100℃) 【電流密度】小さい(<1mA/cm2) 【湿度】高いほど顕著 |
【種類②】樹状、CAF、橋状、雲状、山状、山崩れ状、ひげ状
さらにイオンマイグレーションは、「発生場所」「見え方」により様々な種類があります。
種別 | 概要 |
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樹状(デンドライト、Dendrite) | 金属成分が絶縁物表面を負極から正極に向かって成長。 |
CAF(Conductive Anodic Filaments) | 絶縁物中に繊維などがある場合に、その繊維に沿って正極から負極に向かって成長。 |
橋状(ブリッジ、bridges) | デンドライトやフィラメントが対向する電極に達すると、橋状となって急激に絶縁抵抗が低下。 |
雲状(クラウド、clouds) | 絶縁物表面を、正極から負極に向かって、雲が広がるように進行。 ●吸湿しやすい基材(フェノール基板など)は、樹脂の内部に移行生成物が入り込み、層方向に雲状に成長する場合がある。 |
山状(hillocks) | 導電塗料の導電電極は、その内部で金属が移動して一部が山の様に膨れる(山の内部は通空洞) |
山崩れ状(landslides) | 「山状」が更に進むと、山が負極に向かって雪崩が崩れたように導体金属が移動する。 |
ひげ状(whiskers) | 正極付近で、ホイスカが試料表面から突き出る |
【参考文献】
● 5.イオンマイグレーションの評価方法
● プリント回路板の絶縁劣化要因としてのイオンマイグレーション―その発生メカニズムと抑制策―
● プリント回路基板表面のマイグレーションに対する検討
● デバイス/モジュールの信頼性評価、電気的特性測定・評価
![](https://algorithm.joho.info/wp-content/uploads/2023/08/404-160x90.jpg)
【電池入門】基本原理・アルゴリズム
電池の基礎的な原理について入門者向けにまとめました。
![](https://algorithm.joho.info/wp-content/uploads/2023/08/404-160x90.jpg)
【電験3種】理論分野の例題・過去問解説と攻略法
電験3種・理論分野の試験対策・問題集についてをまとめました。
コメント
## 【種類①】イオンマイグレーション、エレクトロマイグレーション
マイグレーションには、大きく分けて「イオンマイグレーション」「エレクトロマイグレーション」の二種類があります。
の表で、
①エレクトロマイグレーションと②イオンマイグレーションの【温度】【電流密度】【湿度】の項目が逆になっているように思ったのですが、ご確認いただけますでしょうか。
<参考リンク>
http://www1.coralnet.or.jp/fjk/migre/mg100.htm
https://www.oeg.co.jp/semicon/ele.html