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エレクトロケミカル マイグレーション解説
 
エレクトロケミカル マイグレーション現象とは・・・ 
 エレクトロケミカルマイグレーション現象とは、プリント基板等で本来良好な導体間の絶縁特性が、導体から溶 
 出する金属イオンが導体間に析出することにより低下する現象です。この電気化学的作用は、温湿度雰囲気
 にて導体間に電圧が印加されることで促進されます。絶縁物中の不純物イオンが影響する場合もあります。

信頼性試験の必要性
 プリント基板等でマイグレーションが発生すると、最悪の場合は回路パターンのショートを引き起こします。
 その結果、部品の損傷(製品の損傷)となり場合によっては多大な損害・損失を生じることもあるため、新素

 材、および新製品の研究段階におけるプリント基板等の信頼性評価試験の中でも重要な評価項目とされて

 います。


 劣化時間(tr)との関係                        Ke、kT、 kh、mおよびnは定数
 ・電界の影響                                   Eは電界強度(V/mm)
 tr =keE-n                                    Tは絶対温度
 ・温度の影響:                                 Hは湿度(%)
 tr = kT exp(⊿Q/kb T)                ⊿Qは活性化エネルギー
 ・湿度の影響: 
 tr = khH-m 

  

近年の業界動向とマイグレーション現象の関係

 実装技術の高密度化
 ・回路パターンのファインピッチ化
 ・実装技術の改革 ⇒ IVH(BVH)・部品内蔵基板・高密度半導体パッケージング

  (TSOP,QFP,BGA,CSP,SiP等)


 * 高密度化は配線パターンや電極間が接近して電界強度が増加することになるのでマイグレーション現象

   が発生しやすい。 (100V/1mm=5V/50um)
 *環境問題対策・性能改善・コスト競争のため新素材の採用や製造工程の見直しが進む
  ・RoHS/WEEEへの対応 ⇒ 素材や薬品類の変更
  ・小型・軽量・高機能・省エネ・低コスト ⇒ 新実装技術・新製造技術
  ・試作品の信頼性評価
  ・製造ロット毎の品質・信頼性保証

 

主な評価例

  ・2層/3層CCL  COF アンダーフィル剤 

  ・半導体パッケージ用基板

  ・ソルダーレジスト剤

  ・導電性ペースト/インク/接着剤

  ・透明電極

  ・ハロゲンフリー基板 FR-4

  ・鉛フリー関連    はんだ メッキ フラックス

 

主な関連規格

  下記は、JIEP発行:イオンマイグレーション評価方法等から抜粋。

JIS Z 3824

ソルダーペーストの評価 

JIS Z 3197

はんだ付用フラックス試験方法  

ISO 9455-17

クリーム半田 

JIS-C60068-2

温湿度安定試験

 IEC 60068-2-3/67

同上

JPCA ET02~04

同上

JIS C6008-2-381

温湿度サイクル試験

IEC 60068-2-38

同上

JPCA ET05~07

同上

IPC TM650 2.6.3E

同上

JIS C 60068-2-38  

不飽和加圧水蒸気試験(HAST) 

IEC 6068-2-66同上 
JPCA ET08

同上

EIA/JESD22-A110 

同上

EIAJ SD-121飽和加圧水蒸気試験(PCT) 

IPC TM650.2.3.16 

同上

JIS C 60068-2-28結露サイクル試験

JPCA ET09

同上