電子材料的腐蝕

劉青歡21597資料科學與工程學院電子資料的腐蝕目錄電子資料概論1電子資料腐蝕的防護措施受腐蝕或沾污電子資料的處置234電子資料的腐蝕特點和類型5電子資料防腐蝕研討開展動向一、電子資料概論電子資料概論電子配備是多種金屬和合金以及眾多部件組裝而成的精細設備，關鍵部位的任何損壞都會直接影響、甚至完全破壞它們任務的可靠性。已有的資料闡明，除在一些情況下由于物理要素呵斥電子配備的損壞外，例如，核輻射產生的α射線的“軟損傷〞使半導體存儲器性能下降或完全損壞，環(huán)境介質的化學要素引起的失效——腐蝕失效，是破壞電子配備可靠性最主要緣由。定義：電子資料是指與電子工業(yè)有關的，在電子學和微電子學中運用的資料，是制造電子元器件和集成電路的物質根底。電子資料概論電子資料銅和銅合金——印刷電路板導電資料鎳和鎳合金——接觸電阻低的觸點或接點資料金和金合金——可焊性優(yōu)良的鍍層資料銀和銀合金——繼電器觸點和接頭外表鍍層鈀和鈀合金——金的替代資料錫和錫合金——永久性銜接或焊接鎘鍍層——收音機、電視機、家用洗衣機等的底座鋁和鋁合金——集成電路和儀器箱框架鋼和鍍鋅鋼——支撐資料此外，，環(huán)氧樹脂、聚酰胺和硅酮樹脂等聚合物分別作為黏結劑、膠囊包裝資料和涂層等，也廣泛用于電子資料配備。電子資料概論電子資料所處環(huán)境的腐蝕性電子資料所處環(huán)境的腐蝕性，取決于所在環(huán)境中污染性組分的種類與含量，還取決于在電子資料外表構成的電解液膜的情況。在電子資料的消費制造、組裝、儲運、安裝和運用的過程中，能夠遇到多種污染性組分和不同程度的潮濕等級。電子資料概論大氣環(huán)境要素的種類1、溫度

溫度是增進腐蝕反響的動力之一，40℃以下，對腐蝕反響速度影響不大，40℃以上稱之為高溫區(qū)的腐蝕反響速度大，尤其對銅、銅合金影響大。2、相對濕度

相對濕度是左右腐蝕最大的腐蝕要素之一，當與其它腐蝕要素協(xié)同作用時，腐蝕速度增大。而且其它腐蝕要素即使存在但濕度不大時，腐蝕幾乎不發(fā)生(硫化氫環(huán)境除外)。通常相對濕度在60%左右腐蝕會增大，相對濕度超越75%腐蝕速度會急劇增大。電子資料概論3、腐蝕性氣體氣體對金屬腐蝕的影響二氧化硫最易受腐蝕的是鎳鍍層，變?yōu)榛疑．旀囧儗幼鳛榻?、銠、鉻鍍層的基層時，從上述鍍層的針孔等缺陷處仍會發(fā)生鎳的腐蝕。此外，還會對絲繞電阻產生坑蝕、發(fā)生斷線。但上述腐蝕的發(fā)生與相對濕度有關，低于40%幾乎不發(fā)生腐蝕。硫化氫對銀、銅及其合金有極強的腐蝕性，既使處于比較低的濕度環(huán)境仍會發(fā)生腐蝕。此外，接線處、線路板的接插部位的鍍銀處的銀、銅會發(fā)生遷移、伸須現象。氮氧化物氮氧化物與大氣中的水生成硝酸對金屬腐蝕，使電子產品表面附著的絕緣阻抗下降。此外，氮氧化物還與紫外線、碳氫化物反應生成臭氧導致橡膠、塑料的老化。鹵素氣體鹵素氣體、氯化氫的腐蝕性極強，既使很低的濃度也幾乎對所有的金屬腐蝕。銀的腐蝕相對較輕，生成氯化銀(Agcl)，增大接觸電阻。此外，鹵化物既使在較低的濕度下也會發(fā)生潮解，在電子產品表面易造成污損，從而降低絕緣阻抗，還會引起橡膠、塑料的老化。氨氣腐蝕性較小，但會導致銅合金的應力腐蝕破裂，既使在銅合金上有銀、錫鉛鍍層也不能防止銅合金的應力腐蝕破裂的發(fā)生。表1腐蝕性氣體對金屬腐蝕的影響電子資料概論4、海鹽微粒

不僅沿海地域有海鹽微粒，而且由于風向、風速、天氣等氣候條件的影響，內陸地域也有海鹽微粒。海鹽微粒的主要成分是75%氯化鈉、10%氯化鎂，在20℃時，這兩者的臨界相對濕度是75%和33%。低于相對濕度發(fā)生結露景象，會發(fā)生腐蝕。5、塵埃

塵埃中含有硫酸根離子、硝酸根離子、鹽酸根離子等水溶性成分，塵埃附在電子產品機構部位，觸點部位，磁帶及軟盤等磁媒體上，在一定的濕度下將發(fā)生腐蝕并導致絕緣阻抗降低引起誤動作。

電子資料概論電子資料外表的潮濕時間電子配備的腐蝕主要是金屬和合金資料與元器件在薄電解液膜下進展的大氣腐蝕。處于大氣環(huán)境中的電子資料，當其外表的相對濕度〔RH)到達它的露點時，構成電子配備的元器件和集成電路的外表就會生成薄的電解液膜，附著于他們的外表。到達露點的臨界RH值取決于金屬的種類、環(huán)境污染的類型和外表對水氣的毛細作用。在露天條件下，常用金屬外表的潮濕時間TOW表示構造金屬資料發(fā)生腐蝕的傾向。TOW——在溫度高于0℃，RH大于80%時，金屬外表每年堅持潮濕的小時數或百分數。通常TOW分為六個等級。

二、電子資料的腐蝕特點和類型電子資料的腐蝕特點〔1〕薄電解液膜下發(fā)生的大氣腐蝕

RH〉臨界值氧的存在—陰極去極化劑〔2〕高集成度元器件和印刷電路構成的多種金屬和合金體系電偶腐蝕及腐蝕產物剝落和生成須晶—短路〔3〕電子配備的腐蝕是在復雜的環(huán)境要素影響下的腐蝕

多種類型的腐蝕電子資料的腐蝕特點和類型電子資料的腐蝕類型〔1〕均勻腐蝕—銀、銅、鋼和鋅〔2〕電偶腐蝕—一種金屬與另一種金屬〔包括處于另一種環(huán)境或運用狀態(tài)的同重金屬〕或非金屬電子導體在腐蝕性電解質中電接觸時〔3〕縫隙腐蝕和堆積物下的腐蝕—觸點和插接件處易發(fā)生的部分腐蝕〔4〕小孔腐蝕—鋁、鎳和不銹鋼等鈍化金屬和合金，含氯離子電解液膜〔5〕應力腐蝕破裂—環(huán)境介質和張應力協(xié)同作用〔6〕微孔腐蝕—電偶腐蝕特例，貴金屬〔7〕振動腐蝕—相對運動，接觸面出現坑狀或細槽狀破壞〔8〕雜散電流腐蝕和離子遷移—陽極溶解，離子向另一端遷移，短路〔9〕元器件內腐蝕—集成電路構造缺陷，水氣電子資料的腐蝕特點和類型腐蝕形態(tài)主要環(huán)境因素發(fā)生源銅、銀的遷移氮氧化物汽車尾氣、鍋爐、電弧硫化氫溫泉地區(qū)、廢水處理廠、橡膠氨苯酚樹酯、廢水處理廠硫化銀的伸須硫化氫溫泉地區(qū)、廢水處理廠、橡膠錫的伸須溫度、相對濕度銅合金的應力腐蝕破裂氨氣苯酚樹酯、廢水處理廠甲醛氣體涂裝、絕緣漆、合成板不銹鋼的應力腐蝕破裂海鹽微粒沿海地區(qū)鹵素氣體飲用水及廢水處理廠、化工廠線路板上線路斷線海鹽微粒沿海地區(qū)塵埃工業(yè)地區(qū)絲繞電阻斷絲二氧化硫鍋爐、柴油機海鹽微粒沿海地區(qū)電子產品的腐蝕形狀電子資料的腐蝕特點和類型1、高溫氧化

銅在80℃就發(fā)生氧化生成氧化銅膜，即使是銅上鍍銀，假設銀鍍層厚度小于1μm，銅會分散到銀鍍層中仍會被氧化，導致接觸電阻增大。2、高濕度腐蝕

濕度是對腐蝕影響最大的要素，尤其在有腐蝕性氣體、塵埃等腐蝕環(huán)境要素存在的情況下，會加劇腐蝕。如在有二氧化硫的情況下，當相對濕度小于75%，那么腐蝕量極少，到達90%時腐蝕增大。但假設沒有其它腐蝕要素的情況，既使是高濕度也幾乎不發(fā)生腐蝕。電子資料的腐蝕特點和類型3、銀、銅的遷移

電子產品中廣泛運用銀、銅及其合金，而這類金屬在硫化氫環(huán)境中易發(fā)生遷移。如IC鍍銀引線在硫化氫環(huán)境中經常發(fā)生銀的遷移；印刷電路板銜接處鍍銅再鍍金部位，在硫化氫環(huán)境中易被硫化，從而發(fā)生遷移。4、硫化銀的伸須

在低濃度硫化氫環(huán)境中銀也會被硫化生成硫化銀，這不僅會導致電子產品接觸部產生接觸電阻，而且因硫化銀伸須的生長而引起短路。如晶體管的鍍銀引線常發(fā)生伸須景象。5、錫的伸須

由于錫具有優(yōu)良的電性能而被用于放大器端子、葉片、線圈等的電銜接部位，又因其在硫化氫環(huán)境中具有良好的耐蝕性能，故常把錫作為銀的替代品運用。但錫的缺陷是不耐磨，即使在非腐蝕性環(huán)境中由于磨損也會伸須。電子資料的腐蝕特點和類型6、黃銅的應力腐蝕破裂

苯酚樹酯常用作絕緣物，烏洛托品常作為硬化劑，這兩者分解會產生氨，從而導致黃銅應力腐蝕破裂。此外，建立發(fā)電站時，土建與電子儀器的安裝是同時進展的，通常用塑料薄板制的合成板維護電子儀器以防塵。由于合成板用了大量的甲醛，而甲醛會致使黃銅發(fā)生應力腐蝕破裂。7、因硫化導致的接觸不良

電子產品的保管通常是放在泡沫箱中，而泡沫箱會釋放出微量的硫化氫，當保管期長時，將發(fā)生因硫化使銀觸點的接觸電阻增大，從而發(fā)生接觸不良。8、印刷線路板的斷線

印刷線路板外表涂有環(huán)氧樹脂類起維護作用，由于印刷線路板上的線路外表上只需薄薄的一層環(huán)氧樹脂類，因該涂層外表附著的塵埃而吸潮后發(fā)生腐蝕從而導致斷線。三、電子資料腐蝕的防護措施電子資料的腐蝕防護措施包括選用耐蝕的部件以及在消費制造、儲運和運用等環(huán)節(jié)中應該采取的各種防腐蝕措施。規(guī)劃腐蝕防護措施該當包括以下三個步驟〔1〕電子資料的設計分析〔資料選擇、可靠性和運用壽命的要求〕；〔2〕電子資料元器件和設備的前期歷史〔消費制造、組裝、運輸和儲運〕；〔3〕電子資料運用環(huán)境的分析。電子資料腐蝕的防護措施3.1資料選擇和元器件設計環(huán)境條件的分析表3腐蝕環(huán)境等級分類

表5腐蝕環(huán)境等級分類［3］

0.01mg/cm2.d等級SO3NO2Cl－NH4＋海鹽NaCl銅的腐蝕速度清凈＜0.02＜0.02＜0.006＜0.02＜0.003＜0.01＜0.03輕腐蝕0.02～0.050.02～0.050.006～0.020.02～0.10.003～0.010.01～0.030.03～0.1中腐蝕0.05～0.20.05～0.20.02～0.10.1～1.00.01～0.030.03～0.060.1～0.3重腐蝕0.2～0.50.2～0.50.1～0.21.0～10.00.03～0.10.06～0.120.3～1.0超重腐蝕＞0.5＞0.5＞0.2＞10.0＞0.1＞0.12＞1.0電子資料腐蝕的防護措施腐蝕性氣體耐蝕微腐蝕腐蝕二氧化硫鋁、錫鍍層錫鉛合金鍍層銀鍍層、不銹鋼、金鍍層銅及銅合金、鎳鍍層二氧化氮鋁、不銹鋼、錫鍍層，錫鉛鍍層銀鍍層、金鍍

層、鎳鍍層銅及銅合金硫化氫鋁、金、鎳、錫、錫鉛合金鍍層，不銹鋼

銅及銅合金、銀鍍層鹵素氣體

銀鍍層、金鍍層、錫鉛合金、不銹鋼鋁、銅及銅合金、鎳鍍層、錫鍍層氨氣鎳鍍層、錫鍍層、不銹鋼、金鍍層鋁、銀鍍層、

錫鉛合金鍍層銅及銅合金表4金屬資料在腐蝕性氣體中的耐蝕性能電子資料腐蝕的防護措施一個重要的設計規(guī)那么是：一切的觸點外表都不應該直接與環(huán)境相接處，而應該把它們安頓在密封的接線盒中。封鎖式包裝和密封的元器件，但能放出腐蝕性氣體的資料應防止用在密封或通風不良的封裝元件防止運用吸濕性資料和能放出腐蝕氣體的資料從防蝕角度完善結構大氣環(huán)境等級清凈輕、中腐蝕重、超重腐蝕框架結構開放型密閉型空氣凈化型換氣自然、強制無無內部攪拌扇無有或無無底座無有有加熱器無有有填密無有有除濕機無有或無無散熱器無有或無無表5完善電子儀器構造抵抗環(huán)境腐蝕電子資料腐蝕的防護措施腐蝕性環(huán)境中的接觸資料的涂層選擇比資料選擇更重要電子資料腐蝕的防護措施3.2消費組裝易帶進沾污物〔指紋，金屬污染物等〕在消費過程中應該防止硅酮脫模劑和在清洗槽中運用有機硅化物作防泡劑，這些有機硅化合物會在繼電器和開關處構成絕緣膜。在消費組裝過程中應防止防護鍍層和涂層受損傷組裝中空氣中懸浮粒子會影響半導體和計算機任務的可靠性3.3運輸和儲存環(huán)境運輸包裝包括防機械沖撞的外殼、防潮罩和吸震減震的充填資料的運用。防潮罩通常采用塑料膜，但水汽易滲入，應安放吸濕枯燥劑。添加氣相緩蝕劑電子資料腐蝕的防護措施3.4安裝與運用環(huán)境低腐蝕等級，無塵枯燥涼爽定期更新空氣凈化劑，適時維修保養(yǎng)

經典檢測法快速檢測法連續(xù)檢測法SO2①二氧化鉛法②堿性濾紙法①比濁法②檢知管法①溶液導電率法②電量滴定法③可見光光度法NO2①堿性濾紙法②醋酸鉛元筒法①亞甲蘭色法②感應濾紙法③檢知管法①電量滴定法②濾紙著色法H2S堿性濾紙法檢知管法①可見光光度法②紅外線吸收法CL2堿性濾紙法①檢知管法②感應濾紙法③吸光光度法①溶液導電率法②紫外線滴定法③濾紙著色法NH3酸性濾紙法①靛酚法②檢知管法雙離子電極法海鹽①捕集法(捕集面積200cm2，1個月)②溶液吸收法環(huán)境污染氣體的檢測方法四、受腐蝕或沾污電子資料的處置沾污種類：1、正常任務下日積月累慢性沾污；真空