电迁移

直流电流通过导体时，金属中产生的质量输运现象就称为金属化电迁移，即金属中的离子迁移。自1966年发现Al膜电迁移是硅平面器件的一个主要失效原因以来，对器件中金属化电迁移现象就进行了广泛而深入的研究。

金属是晶体，在晶体内部金属离子按序排列。当不存在外电场时，金属离子可以在品格内通过空位而变换位置，这种金属离子运动称为自扩散。因为任一靠近邻近空位的离子有相同的概率和空位交换位置，所以自扩散的结果并不产生质量输运。当有直流电流通过金属导体时，由于电场的作用就使金属离子产生定向运动，即金属离子的迁移现象。电迁移伴随着质量的输运。 所谓金属电迁移失效，通常是指金属层因金属离子的迁移在局部区域由质量堆积(Pileup)而出现小丘(Hillock s)或品须，或由质量亏损出现空洞(Voids)而造成的器件或互连性能退化或失效。通常在高温、强电场下引起。不同的金属产生金属化电迁移的条件是不同的。

q布线几何形状的影响

q热效应

q晶粒大小

q介质膜q

合金效应

q脉冲电流

抗电迁移措施

q设计

版图设计、热设计、散热器

q工艺

膜损伤、晶粒尺寸、台阶

q材料

Si-Cu-Al合金、Cu

q多层结构，以金为基的多层金属化层q 覆盖介质膜

Al2O3、Si3N4等能抑制表面扩散，压强效应和热沉效应。

银离子迁移或简称银迁移(Silver Migration)现象是指在存在直流电压梯度的潮湿环境中，水分子渗入含银导体表面电解形成氢离子和氢氧根离子:

H2O→H++OH-

银在电场及氢氧根离子的作用下，离解产生银离子，并产生下列可逆反应:

在电场的作用下，银离子从高电位向低电位迁移，并形成絮状或枝蔓状扩展，在高低电位相连的边界上形成黑色氧化银。通过著名的水滴试验可以很清楚地观察到银迁移现象。水滴试验十分简单，在相距很近的含银的导体间滴上水滴，同时加上直流偏置电压就可以观察到银离子迁移现象。笔者试验中导体间距为偏置电压为5V。加蒸馏水滴样品起始电流为0.08mA，20min后银迁移发生形成导通。加自来水滴时起始电流为0.15mA，10min后形成导通。在厚膜电路陶瓷基板上，和PCB上均可观察到银迁移现象。

银离子的迁移会造成无电气连接的导体间形成旁路，造成绝缘下降乃至短路。除导体组份中含银外，导致银迁移产生的因素还有:基板吸潮;相邻近导体间存在直流电压，导体间隔愈近，电压愈高愈容易产生;偏置时间;环境湿度水平;存在离子或有沾污物吸附;表面涂覆物的特性等。

银迁移造成旁路引起失效有以下特征:

在高湿存在偏压的情况下产生;银离子迁移发生后在导体间留下残留物，在干燥后仍存在旁路电阻，但其伏-安特性是非线性的，同时具有不稳定和不可重复的特点。这与表面有导电离子沾污的情况相类似。

银迁移是一个早已为业界所熟知的现象，是完全可预防的:在布局、布线设计时避免线间距相邻导体间直流电位差过高;制造表面保护层避免水汽渗入含银导体。对产品使用环境特别严酷的(如接近100%RH，85℃)可将整个电路板浸封或涂覆来进行保护。此外，焊接后清洗基板上助焊剂残留物，亦可防止表面有导电离子沾污。

伏安分析法中由于电极对待测离子的静电引力导致更多离子移向电极表面，并在电极上还原而产生的电流，称为迁移电流。

在电解池两电极施加外电压后，进行电极反应的离子受浓度差和静电引力的作用趋向电极表面。例如用极谱法测定Pb，由于浓度极化，溶液中的Pb 2+受扩散力的作用向电极表面移动，产生扩散电流。另一方面，作为负极的滴汞电极对Pb的静电引力，使得它不是因为由于浓度陡度引起的扩散，与待测物浓度无定量关系，故应设法消除。通常是加入支持电解质(或称惰性电解质)--类似于缓冲液来消除。

【迁移电流】(migrationcurrent)指导极谱分析中，由于静电场作用使去极剂(可还原或氧化的物质)到达电极表面引起电极反应而产生的电流。常用im表示。其大小与电位梯度成正比，而与被测离子浓度无关。在极谱分析中，只有扩散电流才与被测物质浓度成正比，为达到极谱定量分析的目的，必须设法消除这部分电流。通常在被分析溶液中，加入大量*支持电解度。如氯化钾(KCl)、)