印刷電路板的腐蝕行為及其影響因素研究.pdf

1、電子材料是當(dāng)今信息社會(huì)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。電子產(chǎn)品已經(jīng)滲透到科研、生產(chǎn)、國(guó)防和生活的各個(gè)方面?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求電子設(shè)備具有更高的精度和可靠性。密集的裝配、高阻抗的電路以及很高的放大率，使現(xiàn)代器件對(duì)表面腐蝕更為敏感，輕微的腐蝕就可能導(dǎo)致電子材料的破壞，從而使整個(gè)設(shè)備完全失效。因此，電子材料腐蝕機(jī)理的研究和防腐蝕設(shè)計(jì)愈加顯得十分重要。印刷電路板是一種重要的電子材料，它是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者，它的腐蝕破壞主要是表

2、面的銅發(fā)生多種形式的局部腐蝕。為適應(yīng)電子工業(yè)飛速發(fā)展的需要，電路板不斷向高精度、高密度、細(xì)線、小孔、高可靠性、低成本和自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)方面發(fā)展。在電子設(shè)備服役過程，當(dāng)電路板表面的保護(hù)膜破裂時(shí)，在外界大氣濕度較大的情況下，電路板必然與環(huán)境相互作用而發(fā)生多種形式的腐蝕破壞，可造成電子設(shè)備的提前失效。本文針對(duì)印刷電路板縫隙腐蝕的特點(diǎn)，試圖發(fā)展新的電化學(xué)技術(shù)，并結(jié)合表面分析方法，研究電路板在氯化鈉中性介質(zhì)中的腐蝕行為及其影響因素。主要的研究工作和

3、結(jié)果如下： 1．印刷電路板縫隙腐蝕過程縫隙內(nèi)pH、Cl-濃度分布的測(cè)量。盡管縫隙腐蝕已研究了很多年，但是仍然缺少縫隙內(nèi)微區(qū)的化學(xué)環(huán)境和電化學(xué)狀態(tài)直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)?？p隙內(nèi)氯離子濃度和局部pH的分布是影響縫隙腐蝕發(fā)展的最重要的影響因素。本工作設(shè)計(jì)了研究印刷電路板縫隙腐蝕行為的模擬裝置，建立測(cè)量印刷電路板縫隙內(nèi)不同深度處銅的腐蝕參數(shù)的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了可同時(shí)測(cè)量電路板縫隙腐蝕過程，縫隙內(nèi)部pH、Cl-濃度分布的一維陣列電極。這種陣列電極分為三

4、部分：Ag/AgCl陣列電極-銅電極-Ir/IrOx陣列電極。Ag/AgCl陣列電極作為Cl-選擇性電極，Ir/IrOx陣列電極作為H+選擇性電極，分別用于原位實(shí)時(shí)測(cè)定印刷電路板在0.5 mol/L NaCl溶液中發(fā)生縫隙腐蝕時(shí)，縫隙內(nèi)部的氯離子濃度和pH分布。結(jié)果表明：隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，縫隙內(nèi)部不同深處的銅的腐蝕電位逐漸降低，且隨著距縫口距離的增大而降低；縫隙內(nèi)部不同深處的氯離子濃度逐漸升高，且隨著距縫口距離的增大而升高；縫隙內(nèi)部不

5、同深處的pH逐漸降低，且隨著距縫口距離的增大而降低。這是由于縫隙的幾何結(jié)構(gòu)阻礙了傳質(zhì)過程，由此導(dǎo)致縫隙腐蝕總是向縱深方向發(fā)展。 2．應(yīng)用掃描Kelvin探針和CCD圖像傳感器研究Cu/焊錫界面局部腐蝕行為。應(yīng)用CCD圖像傳感器和掃描Kelvin探針方法檢測(cè)Cu和焊錫連接組成的電極在1.0 mol/L NaCl溶液中局部腐蝕發(fā)生發(fā)展過程中表面形貌和表面微區(qū)電位分布。CCD表面形貌檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，Cu/焊錫電極浸入溶液中，表面并沒有立刻發(fā)

6、生腐蝕。大約10 min之后，點(diǎn)腐蝕才開始發(fā)生。點(diǎn)蝕發(fā)生在焊錫表面靠近焊縫的缺陷處。隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，點(diǎn)蝕向焊縫方向發(fā)展，最終沿著焊縫擴(kuò)展。表面微區(qū)電位分布測(cè)試發(fā)現(xiàn)，銅/焊錫電極在浸泡前存在較大的電位差，但焊縫處電位差較小。隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，點(diǎn)蝕發(fā)生在焊縫處，并沿著焊縫擴(kuò)展。兩種技術(shù)得到了相同的結(jié)果。還應(yīng)用電化學(xué)方法研究了電極電位、陰極和陽極電極面積、氯離子濃度對(duì)銅/焊錫電極電偶腐蝕的影響。結(jié)果表明，銅/焊錫電極電偶腐蝕是陰極控制的

7、，氯離子濃度的改變主要影響陽極反應(yīng)。 3．中性氯化鈉溶液中幾種緩蝕劑對(duì)電路板的緩蝕作用及緩蝕劑的作用機(jī)理。應(yīng)用電化學(xué)方法檢測(cè)了十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、十二烷基硫酸鈉(SDS)和鎢酸鈉(Na2WO4)的單一配方以及它們之間的復(fù)配在中性氯化鈉溶液中對(duì)電路板的緩蝕作用。應(yīng)用全內(nèi)反射紅外光譜法探討了復(fù)配緩蝕劑的緩蝕機(jī)理。結(jié)果表明：(1)溶液中僅添加單一緩蝕劑時(shí)，鎢酸鈉的濃度為350 mg/L、十六烷基三甲基溴化銨的濃度為1.0

8、×10—4 mol/L、十二烷基硫酸鈉的濃度為5.0×10—3mol/L時(shí)，緩蝕劑對(duì)電路板的緩蝕效果最好。(2)溶液中添加復(fù)配緩蝕劑時(shí)，溶液中含有250 mg/L Na2WO4+1.0×10—4mol/L CTAB或者300 mg/L Na2WO4+5.0×10—3mol/LSDS時(shí)，緩蝕劑的緩蝕效果最好。通過全內(nèi)反射紅外光譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，Na2WO4與SDS復(fù)配緩蝕劑的WO42—與C12H25SO4—同時(shí)吸附在電極表面，Na2WO4與CT