[發明專利]一種電極材料抵抗電化學遷移絕緣失效的鹽液滴檢測方法

在審

• 申請號: 202011299515.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112462146A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 周怡琳;李穎;孔志剛;趙一潤;郟雪莉;李曉;梁彬
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08;G01R27/02;G01R31/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種電極材料抵抗電化學遷移絕緣失效的鹽液滴檢測方法。選取0.1～3mmol/lNaCl或0.1～0.8mmol/lNa₂SO₄溶液，對多種電極材料在可溶性鹽污染下抵抗電化學遷移絕緣失效能力進行檢測，包括以下步驟：一，樣品準備。樣品清洗烘干；配制一定濃度的NaCl或Na₂SO₄溶液。二，試驗環境準備。包括：樣品接入測試系統；設置偏置電壓和測量參數。三，進行實驗。包括：開啟視頻錄像；滴加液滴；啟動實驗系統；實驗持續到絕緣電阻失效后120s。四，數據處理和分析。對電路板失效現象進行形貌分析；提取特征壽命，進行抗絕緣失效能力評判。本發明中提供的測試方法簡單高效，實驗原理符合實際應用情況。

技術領域

本申請涉及工程材料技術領域，具體而言，涉及一種電極材料抵抗電化學遷移絕緣失效的鹽液滴檢測方法。

背景技術

電路板是電子設備的重要組成元件，其可靠性直接決定電子設備的可靠性。電路板及其上封裝的元器件的電極材料組合多樣，但隨著高密度電路的發展，電路線間距不斷縮小，在一定的環境溫度、濕度、電極間偏置電壓的作用下，電極材料之間易發生基于電化學遷移機理的絕緣失效。由于大氣環境污染較嚴重，大氣中的塵土顆粒隨空氣流動進入電子產品內部，在電路板和電子元器件表面沉積，加劇了電極間的電化學反應，促使電極材料的電化學遷移并形成晶枝，造成電極間短路故障。

研究表明室內大氣自然積塵中約有3％的可溶性鹽成分，含鹽塵土的覆蓋降低了電路板表面的臨界濕度，這使得在較低環境濕度條件下更容易在電路板表面上凝結水膜。溶入電路板表面水膜的可溶性鹽增加了離子濃度，降低了表面絕緣電阻，加速了陽極材料的腐蝕和溶解，從而加速了電極之間的電化學遷移失效。即使0.1mmol/l濃度的NaCl鹽溶液也會顯著加劇電路板表面的線間電化學遷移現象。當NaCl溶液濃度為0.1mmol～3mmol/l時，浸銀電路板電極間的電化學遷移失效會隨濃度升高而加劇，失效時間呈負冪函數降低。對于其它材料的電極，如SAC305以及純錫電極也有類似的加速效果。除了NaCl，Na₂SO₄也是塵土中可溶性鹽的主要成分之一，已有研究表明Na₂SO₄溶液對于合金電極的電化學遷移也具有加速效果。對于電子產品環境可靠性的檢測方法中，較多地使用鹽霧實驗，而5％的NaCl濃度會對很多金屬材料造成嚴重的腐蝕。對電路板電極材料的電化學遷移特性的研究和測試方法大多采用溫濕偏置方法及純水的水滴實驗方法。電路板及其封裝元器件的電極材料種類很多，涉及Au、Ag、Cu、Sn、Ni等多種材料，目前還沒有一種適用于評估電路板及其封裝元器件的電極材料在可溶性鹽污染環境下的抵抗電化學遷移絕緣失效能力的檢測技術方案。

為模擬塵土中可溶性鹽污染下電路板電極材料的抵抗電化學遷移絕緣失效的能力，本發明的檢測方法從可溶性鹽的種類、濃度區間與施加方法進行分析和設計。

在可溶性鹽種類的選取方面，對北京室內自然積塵的塵土成分進行了分析，陽離子主要包括Ca²⁺，Na⁺，Mg²⁺，K⁺，NH₄⁺，陰離子中主要包括NO₃^-，Cl^-，SO₄^2-，F^-，其中Ca²⁺，Na⁺和NO₃^-，Cl^-，SO₄^2-的質量百分比較高。由于含有NO₃^-的鹽總是易燃且具有強腐蝕性，因此在檢測中不采用這類鹽。CaSO₄是一種微溶鹽，也未采用。NaCl和Na₂SO₄是大氣自然塵土成分中較常見的兩種可溶性鹽，因此選擇它們作為可溶性鹽的代表物質用于電路板表面的污染源。