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)、國防和生活的各個方面?，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，從而使整個設(shè)備完全失效。因此，電子材料腐蝕機理的研究和防腐蝕設(shè)計愈加顯得十分重要。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、細線、小孔、高可靠性、低成本和自動化連續(xù)生產(chǎn)方面發(fā)展。在電子設(shè)備服役過程，當(dāng)電路板表面的保護膜破裂時，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。本文針對印刷電路板縫隙腐蝕的特點，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)直接的實驗證據(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)計了研究印刷電路板縫隙腐蝕行為的模擬裝置，建立測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)計了可同時測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，分別用于原位實時測定印刷電路板在0.5 mol/L NaCl溶液中發(fā)生縫隙腐蝕時，縫隙內(nèi)部的氯離子濃度和pH分布。結(jié)果表明：隨著浸泡時間的延長，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，點腐蝕才開始發(fā)生。點蝕發(fā)生在焊錫表面靠近焊縫的缺陷處。隨著浸泡時間的延長，點蝕向焊縫方向發(fā)展，最終沿著焊縫擴展。表面微區(qū)電位分布測試發(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。隨著浸泡時間的延長，點蝕發(fā)生在焊縫處，并沿著焊縫擴展。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電路板的緩蝕作用及緩蝕劑的作用機理。應(yīng)用電化學(xué)方法檢測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)配緩蝕劑的緩蝕機理。結(jié)果表明：(1)溶液中僅添加單一緩蝕劑時，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，緩蝕劑對電路板的緩蝕效果最好。(2)溶液中添加復(fù)配緩蝕劑時，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，緩蝕劑的緩蝕效果最好。通過全內(nèi)反射紅外光譜檢測發(fā)現(xiàn)，Na2WO4與SDS復(fù)配緩蝕劑的WO42—與C12H25SO4—同時吸附在電極表面，Na2WO4與CT