«Ползучая коррозия» иммерсионного серебра

В статье описаны причи­ны возникновения «пол­зучей коррозии» иммерсион­ного серебра.

А. Мельниченко

Для защиты медных контактных площадок печатных плат от окисления и обеспечения их хорошей паяемости широко используется по­крытие их иммерсионным серебром [1]. Ров­ная и гладкая поверхность такого покрытия сохраняет свои свойства в течение длительного времени.

Однако, находясь в умеренно влажной окружающей среде, богатой соединениями серы, серебро может вступать в химическую реакцию, получившую название “ползучая коррозия”. Ее механизм описан в [2]:

При коррозии серебряной и медной поверх­ности образуются, главным образом, сульфид меди Cu₂S и небольшое количество сульфида серебра Ag₂S. Исследования показали, что вы­сокое содержание сульфида меди обычно ука­зывает на наличие активных соединений серы, таких как элементарная сера, сульфид водорода H₂S или органические соединения серы. Признаком начала коррозии является рост дендритов. Однако это не электрохими­ческий процесс (зависящий от напряжения), так как он распространяется одинаково во всех направлениях при отсутствии напряже­ния. Вероятнее всего, сульфид меди образу­ется в слое влаги на поверхности покрытия, после чего выпадает в осадок, потому что он нерастворим в воде.

Таким образом, во влажном воздухе, бога­том соединениями серы, на поверхности сереб­ра может возникать ползучая коррозия. Фор­мируемые при этом кристаллы сульфида меди могут образовывать на поверхности плат мо­стики с малым сопротивлением, вызывающие короткие замыкания между печатными про­водниками (рис. 1). Коррозия возникает, глав­ным образом, на контрольных площадках пе­чатных плат, краях переходных отверстий и в отверстиях для установки компонентов. На покрытых припоем участках, в которых сформи­рованы интерметаллические соединения, пол­зучая коррозия не наблюдается, но если пло­щадки покрыты припоем не полностью, то на открытых местах она может возникнуть.

Рис. 1. Дендриты сульфата меди

Можно ли очистить печатные платы от ко­роткозамкнутых мостиков, вызванных корро­зией? В лаборатории Foresite (residues.com) после ряда научных исследований была разра­ботана технология очистки с удалением суль­фида меди и корродирующего серебра. Про­цесс очистки влияет лишь на участки, подвер­женные коррозии, не затрагивая паяльную маску, маркировочную краску и паяные со­единения (на рис. 2 показаны переходные от­верстия до и после очистки). Один из клиентов после очистки своих плат по этой технологиинанес на них конформное покрытие для защи­ты от влаги, подверг часть из них испытаниям на воздействие внешних факторов, затем вер­нул платы на место эксплуатации. После этого в течение трех лет платы эксплуатировались без замечаний.

Рис. 2. Переходные отверстия в печатной плате: до (а) и после (б) очистки

Перед очисткой платы были проверены на наличие загрязнений с помощью тестера С3 (Critical Cleanliness Control) с использованием метода ионной хроматографии. В результате на платах было обнаружено большое содержа­ние соединений серы, превышающее приня­тые допуски. Проверки, выполненные после очистки, показали уменьшение содержания соединений серы до уровня, не обнаруживае­мого прибором, а также уменьшение содержа­ния других анионов (таблица).

Уровни загрязнения плат до и после очистки, мкг/кв. дюйм

В заключение следует отметить, что отка­зы, вызванные ползучей коррозией, могут быть устранены в процессе очистки, после чего платы могут быть вновь введены в эксплуата­цию. Очистку и удаление загрязняющих ве­ществ необходимо производить перед нанесе­нием конформного покрытия, чтобы гаранти­ровать долговременную эксплуатацию изде­лий.