Assemblages électroniques : la migration électrochimique comme facteur de risque

01 | Dissolution anodique des métaux

Les films d'humidité sur les surfaces des assemblages réduisent la résistance de surface et donc la capacité d'isolation. Dès qu'une épaisseur de film critique est atteinte, une électrolyse se produit, ce qui entraîne une alcalinisation locale à l'anode, activant électrochimiquement des ions métalliques tels que l'argent, le cuivre, l'étain et le plomb. La dissolution de la surface anodique génère des concentrations de complexes métalliques qui se diffusent le long d'un gradient de concentration.

02 | Migration des ions métalliques

Le mouvement des ions est contrôlé par le champ électrique ou le gradient de potentiel ainsi que par le gradient de concentration. Le gradient de potentiel dépend de la tension de service et de la distance entre les conducteurs, tandis que le gradient de concentration est influencé par la vitesse de dissolution et de diffusion des ions métalliques solvatés. Le rapport de ces deux gradients détermine si les ions diffusent le long du gradient de concentration, voire migrent contre le champ électrique, de la masse vers le contact.

03 | Dépôt des ions métalliques

La formation de ponts se produit soit par dépôt galvanique à la cathode, soit par précipitation d'hydroxydes, d'oxy-hydroxydes ou de complexes sous forme de sels à l'anode. La structure des ponts varie en fonction de la concentration en ions et de l'intensité du champ, et peut adopter des structures dendritiques ou des formes de croissance plus lisses.

Différenciation de l'ECM par rapport à d'autres modes de défaillance

Pour pouvoir remédier spécifiquement aux pannes, il est important de différencier la migration électrochimique d'autres types de défaillances, comme les claquages sous tension ou la graphitisation sur les composants. Les claquages sous tension sont principalement causés par des pores dans le vernis de protection, qui réduisent la capacité d'isolation. La graphitisation des composants survient lorsque l'effet isolant des revêtements organiques est insuffisant. La cause réside également dans la porosité, qui doit être corrigée par l'optimisation du vernissage.

Conséquences de la migration électrochimique

Lors de défaillances ou de dysfonctionnements, la migration électrochimique est souvent difficile, voire coûteuse à détecter.

Si le de temps de condensation est court, de petites dendrites se forment, qui ne sont pas capables de conduire le courant et brûlent immédiatement. Cela entraîne le mécontentement des utilisateurs et des coûts induits potentiellement élevés. En effet, la détection nécessite souvent des investigations poussées qui sont logistiquement complexes. Ainsi, les défaillances dues à l'ECM sur le terrain restent souvent non identifiées et sont confondues avec d'autres problèmes tels que des erreurs logicielles ou des courants de fuite.

Cependant, lorsque des dendrites permanentes se forment, des températures de plusieurs centaines de degrés Celsius peuvent rapidement être atteintes. Sans protection adéquate, cela peut entraîner des incendies et détruire le circuit. Par la suite, il reste souvent spéculatif de savoir si la cause était une migration électrochimique ou un claquage sous tension.