在现代电子科技快速发展的背景下，电子元器件作为电子设备的基本构成单元，其性能与寿命直接影响到整个系统的稳定运行。然而，电子元器件在使用过程中，常常面临来自环境的多重挑战，其中腐蚀是一个不容忽视的问题。腐蚀不仅会导致元器件性能下降，还可能引发短路、断路等故障，严重影响设备的可靠性和安全性。因此，电子元器件的腐蚀防护成为电子工程领域的重要课题。

一、电子元器件腐蚀的原因

电子元器件的腐蚀主要源于环境因素和内部材料反应。环境因素包括湿度、温度、腐蚀性气体（如盐雾、二氧化硫）、灰尘等。高湿度环境下，水汽易与金属部件发生电化学腐蚀；高温则可能加速材料的氧化和老化；腐蚀性气体和灰尘则会直接侵蚀元器件表面，导致腐蚀加速。此外，内部因素如材料选择不当、制造工艺缺陷等也可能导致腐蚀问题。

电子元器件从生产、储存、运输到使用的整个生命周期中，不可避免会遇到高温潮湿或酸雨、盐雾等不利环境条件，尤其是当电子设备运用于沿海地区或亚热带地区时。在上述环境条件中，电子元器件在潮气参与下发生电化学反应或化学效应而导致腐蚀失效的概率大大增加。最直接的表现可能是元器件的引脚或管壳被腐蚀，还有一种不易被发现但危害更大的情况，由于管壳密封性缺陷或塑封材料本身的吸潮性，水汽渗入管壳内部，使得芯片表面的铝金属化布线或内部金属被腐蚀。

二、电子元器件腐蚀的影响

1.性能下降：腐蚀会导致元器件表面粗糙度增加，接触电阻增大，影响信号传输效率和精度。

2.可靠性降低：腐蚀产生的氧化物和腐蚀产物可能引发短路、断路等故障，降低设备的可靠性。

3.寿命缩短：长期腐蚀会加速元器件的老化过程，缩短其使用寿命。

4.安全隐患：腐蚀可能导致电路短路，引发火灾、电击等安全隐患。

三、腐蚀机理

1.铝金属化布线的腐蚀

铝是微电子器件芯片金属化连线所用的最普遍的材料。铝本身的化学性质非常活泼，放置在干燥空气中铝表面易氧化而生成一层10nm左右的氧化膜，这层氧化膜可阻止内层铝继续腐蚀而起到保护作用。但是，若有水分存在，铝与水相互作用能形成氢氧化铝Al(OH)3。Al(OH)3既能溶于酸性溶液又可溶于碱性溶液，故非常容易溶入含有各种杂质离子的水中。含有杂质离子的水汽如果吸附在芯片上有铝布线暴露的地方，如键合压点或钝化层的针孔、裂缝等处，将导致铝的腐蚀失效。根据腐蚀条件和腐蚀机理不同，铝金属化布线腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

(1)纯粹由铝的化学反应引起的，在器件未加偏压时发生的铝腐蚀为化学腐蚀，这种现象多在元器件储存过程中发生。化学腐蚀的强弱与水汽中杂质离子的含量密切相关。这种杂质离子的可能来源有:塑封树脂热劣化或加水分解后，从塑封树脂添加剂中释放的CI-、OH-、Na+等离子；干法刻蚀中采用的混合刻蚀气体CF4/O2可能在芯片表面残留下F离子。Na+离子则在生产工艺的各个工序中都存在，很容易引入到封装中。

(2)铝的电化学腐蚀效应在器件加有偏压时发生，这是器件在上机使用状态下发生的腐蚀。由于器件表面铝金属化具有不同的布局图案，当器件具有一定偏压时，各处电位不相等。含有杂质离子的水分子膜形成电解质溶液，于是构成了腐蚀电池，位于高电位的铝为阳极，位于低电位的铝为阴极，电解质中正、负离子分别向阴极或阳极移动，导致作为阳极和阴极的铝均发生腐蚀。

2.铝-金接触结构的腐蚀

铝-金接触是常见的结构形式，如键合金丝和芯片表面铝焊盘的键合、铝丝和镀金管座或管腿之间的压焊等。由于金作为不活泼金属而铝作为活泼金属，两者的化学势相差较大，当Au-Al接触处有水汽附着时可形成珈伐尼原电池。水汽中的杂质酸根起着电解液的作用，Al和Au分别构成原电池的阴极和阳极，于是发生了电化学腐蚀。

这种腐蚀常出现在芯片的键合点或管座的压焊点处，生成物是一种白色絮状物质，貌似白色绒毛，俗称“白毛”。它严重影响和恶化键和界面状态，使得键合强度降低、变脆开裂、接触电阻增大等，因而使元器件出现时好时坏的不稳定现象，最后表现为性能退化或引线从键合界面处脱落而导致开路。“白毛”的主成分是Al(OH)3，还有AuAl、AuAl2等。

3.银迁移

在电子元器件的储存及使用中，由于存在湿气、水分，导致其中相对活泼的金属银离子发生迁移，导致电子设备中出现短路、耐压劣化及绝缘性能变坏等失效。银迁移基本上是一种电化学现象，当具备水分和电压条件时，必定会发生银迁移现象。空气中的水分附在电极表面，如果加上电压，银就会在阳极处氧化成带有正电荷的银离子，这些离子在电场作用下向阴极移动，在银离子穿过介质的途中，银离子被存在的湿气和离子沾污加速，通常在离子和水中的氢氧离子间发生化学反应形成氢氧化银，在导体之间出现乳白色的污迹，最后在阴极银离子还原析出，形成指向阳极的细丝。

四、元器件腐蚀防护措施

元器件腐蚀与高温潮湿、酸雨和盐雾环境条件密切相关，因此防腐蚀的措施需要关注两个方向：一个是器件外引线的防腐蚀；另一个是防范由管壳密封不良或塑料封装本身吸潮性引入的水汽对器件内部可靠性的影响。

元器件外引线的防腐蚀主要包括以下儿方面。

(1)元器件在储存、运输、安装过程中，注意保护元器件，防止潮气、盐雾腐蚀性气体、化学试剂及不当机械应力的作用。

(2)在元器件生产过程中，不断改进工艺手段进而提高引线抗腐蚀能力，具体措施包括:①提升引脚电镀质量，减少镀金属层的针孔和划痕，提高镀层表面的光亮度和平滑度；②在表面镀一层耐腐蚀涂层，如Ni层或60%Sn-40%Pb焊料；③镀金层加厚。

电子元器件失效分析技术提高塑封器件的耐湿性有以下几个要点。

(1)选用高质量的环氧树脂，需具有以下特点：吸潮性弱、渗透性小；热稳定性高、热膨胀系数小并与相关材料匹配；纯度高、杂质离子浓度低(如Cl-、Na+等带电离子)；与金属框架粘附性好，粘附强度高。

(2)改善封装结构，使潮气从引脚根部处因毛细孔效应渗入内部的路径加长。增加引线框架内部的固定孔以提高塑封料与支架的黏结强度。

(3)保证封装环境干燥及洁净。在封装工艺过程中芯片打线后灌封塑料前，需要将芯片连同支架在干燥氮气中进行烘烤，去除芯片及支架上粘附的水汽，同时保证封装操作间内部的湿度符合要求。

(4)提高芯片自身的抗湿性能，如在芯片表面增加表面钝化膜或改进金属化布线的抗腐蚀能力。

提高密封性器件的耐腐蚀能力主要是提高其耐湿性，这是由密封性的优劣决定的。密封管壳的密封性主要取决于密封封盖工艺。气密封装采用的封盖方法包括熔焊(环焊和平行缝焊)、冷料焊和冷压焊。熔焊中最易出现的问题是待焊接的两部件之间有油脂等物质的污染、模具不完整，或者压力不均匀造成电流密度差异引起焊接程度不同，将造成焊缝密封不良，焊接变成“贴合”而漏气。同时，由于油脂污物电导率小，产生焦耳热大，将在焊接中形成打火，使烧熔的金属小球飞溅，若溅入密封腔体中则会形成金属多余物，在后续使用中造成短路、漏电等不稳定失效。因此，焊接前要求被焊接面平整、光滑与洁净，不能有明显氧化、滑道和开裂等机械损伤。冷压焊对被焊接面的清洁程度要求更严，尤其注意焊接时施加的压力要适当。除改善封盖工艺外，还要注意焊接界面两侧材料热膨胀系数要尽量接近。