20世纪50年代美国贝尔实验室的 kohman 等人,他们发现在电话交换机的连接件中，有些镀在铜接线柱上的银在酚醛树脂基板内有检出，他们证实是银离子的迁移。这种现象有时会引起基板的绝缘性能下降。其发生的原因可能是在直流电压下受潮的镀层发生离子化而引起的。经研究发现，除了银外，铝、锡都有类似现象。由此离子迁移现象进入人们的视线。
图1 美国贝尔试验室总部
作为离子迁移现象的开篇，主要谈谈离子迁移现象的相关概念、形成原因、现象表征及典型故障案例。
一、离子迁移的相关概念
1.离子迁移现象
离子迁移是指在一定条件下（吸湿、结露等），电极间的金属发生离子化，在电场的作用下，金属离子从一个金属电极向另一个金属电极移动，析出金属或化合物的现象。
2.离子迁移率
离子在单位强度(V/m)电场作用下的移动速度称之为离子迁移率，它是分辨被测离子直径大小的一个重要参数。
3.离子迁移谱
离子迁移谱（ion mobiIity spectrometry，IMS），也称离子迁移率谱，是一种新的气相分离和检测技术。它以离子漂移时间的差别来进行离子的分离定性，借助类似于色谱保留时间的概念，起初被称为等离子体色谱。
图2 离子迁移谱检测原理
二、离子迁移现象机理
离子迁移现象是一种电化学现象，当绝缘体两端的金属之间有直流电场时，这两边的金属就成为两个电极，其中作为阳极的一方发生离子化并在电场作用下通过绝缘体向另一边的金属（阴极）迁移。整个迁移过程可分为：阳极反应（金属溶解过程）→金属离子的移动过程→阴极反应（金属或金属氧化物析出过程）。
图3 离子迁移现象机理
三、离子迁移现象的诱因
1.环境因素
潮湿环境有利于金属离子化，是离子迁移现象的一大诱因。
2.材料因素
电路板本身材质的吸湿性和材质密度，决定了离子化发生的机率。
3.工艺因素
如加工过程中的助焊剂残留、胶类等。
4.设计因素
元器件所用的金属材料的物理性能也有关系。比如金属的离子化能、离子的水解性以及离子的迁移度等，都对离子迁移的发生有很大影响。因此设计中对元器件材质的选择也是需要注意的。
四、离子迁移现象分类
金属离子迁移根据其发生形态可分成枝晶生长（Dendrite）和导电阳极细丝（CAF）两大类。所谓的枝晶就是根据PCB的绝缘表面析出的金属或其氧化物呈树枝状而命名的，如Ag的迁移现象。而CAF则是根据沿着PCB的绝缘基板内部的玻璃纤维，析出的金属或其氧化物呈纤维状延伸而命名的。
图4 银迁移形成的枝晶
图5 导电阳极细丝
五、典型故障案例
离子迁移所造成的故障主要是使印刷PCB的电绝缘性能下降，严重的则是引起线路间的短路。
1.案例一
日本在 1995-1998 年 4 年期间家电所发生的设计和制造方面的故障有 284 起 , 其中因PCB发热起火的有8起 , 这8次起火事故中有4起是离子迁移引起的。
2.案例二
1992年3月22日，长征二号E第二发火箭发射“澳星”时，火箭已经点火，发动机喷出棕黄色的火焰后，火箭却没有升空。
经排查由于一个控制接点上存有微量铝制多余物，火箭助推器发动机点火出现故障。故障机理就是十三个字即“铝多余物诱发银离子迁移导电”。
六、结束语
后续小编会分别推出银离子迁移和导电阳极细丝的内容再进一步讲述离子迁移现象。敬请关注！
