电子材料大气腐蚀行为与机理

第1章 电子材料腐蚀研究进展

1.1　电子材料腐蚀的影响因素 1

1.1.1 相对湿度 1

1.1.2 温度 2

1.1.3 污染气体 2

1.1.4 电场和磁场 4

1.1.5 灰尘与雾霾 4

1.1.6　微生物 5

1.2　电子材料的大气环境腐蚀机理 6

1.2.1　薄层液膜下腐蚀特点 6

1.2.2　薄层液膜下大气腐蚀的电化学特征 7

1.3　电子材料的腐蚀类型 8

1.3.1　电偶腐蚀 8

1.3.2　微孔腐蚀 9

1.3.3　爬行腐蚀 11

1.3.4　电化学迁移 12

1.3.5　缝隙腐蚀和沉积物下的腐蚀 13

1.3.6　振动腐蚀 13

1.4　典型电子材料的腐蚀特征 14

1.4.1　铜腐蚀特征 14

1.4.2　镍腐蚀特征 14

1.4.3　锡腐蚀特征 15

1.4.4　金腐蚀特征 16

1.4.5　银腐蚀特征 16

参考文献 16



第2章 电子材料大气腐蚀失效机制分析

2.1　试验方法 20

2.1.1　试验材料及样品制备 20

2.1.2　高浓度H2S气体试验装置 21

2.1.3　中性盐雾试验方法 21

2.1.4　扫描Kelvin探针技术 22

2.2　湿H2S环境中PCB焊点腐蚀的电化学迁移行为 22

2.2.1　PCB焊点的腐蚀形貌 22

2.2.2　PCB焊点腐蚀产物分析 22

2.2.3　PCB焊点腐蚀的电化学迁移机理 24

2.3　湿H2S环境中PCB通孔处的晶须生长行为 26

2.3.1　PCB通孔处的腐蚀行为 26

2.3.2　PCB通孔处晶须生长机制 27

2.4　湿H2S环境中PCB接插件处的腐蚀行为 28

2.4.1　PCB接插件处的腐蚀形貌 28

2.4.2　PCB接插件处腐蚀产物分析 28

2.4.3　PCB接插件处的腐蚀机理 29

2.5　盐雾环境中锡铅焊点的电偶腐蚀行为 30

2.5.1　铜/锡铅焊点的腐蚀形貌 30

2.5.2　铜/锡铅焊点的微区电化学规律 33

2.5.3　铜/锡铅焊料电偶腐蚀机理 36

参考文献 37



第3章 电子材料在H2S作用下的腐蚀行为

3.1　H2S气体作用下的PCB腐蚀行为 39

3.1.1　PCB-Cu的腐蚀行为 39

3.1.2　PCB-ImAg的腐蚀行为 41

3.2　H2S作用下PCB腐蚀电化学机理 42

3.2.1　PCB-Cu的电化学机理 42

3.2.2　PCB-ImAg的电化学机理 46

参考文献 49



第4章 电子材料在盐雾环境中的腐蚀行为

4.1　PCB-Cu在盐雾环境中的腐蚀行为 50

4.1.1　腐蚀宏观形貌 50

4.1.2　腐蚀产物分析 50

4.1.3　腐蚀电化学机制 52

4.2　PCB-ImAg在盐雾环境中的腐蚀行为 53

4.2.1　腐蚀宏观形貌 53

4.2.2　腐蚀产物分析 54

4.2.3　腐蚀电化学机制 54

4.3　PCB-HASL在盐雾环境中的腐蚀行为 56

4.3.1　腐蚀宏观形貌 56

4.3.2　腐蚀产物分析 57

4.3.3　腐蚀电化学机制 58

4.3.4　腐蚀失效机制 59

4.4　PCB-ENIG在盐雾环境中的腐蚀行为 61

4.4.1　腐蚀宏观形貌 61

4.4.2　腐蚀产物分析 61

4.4.3　腐蚀电化学机制 63

4.4.4　腐蚀失效机制 63

参考文献 64



第5章 电子材料在含SO2盐雾条件下的腐蚀行为

5.1　试验方法 66

5.1.1　试验材料及装置 66

5.1.2　含SO2盐雾试验方法 67

5.1.3　分析方法 67

5.2　PCB-Cu在含SO2盐雾环境中的腐蚀行为 67

5.2.1　腐蚀形貌 67

5.2.2　交流阻抗谱分析 69

5.2.3　Kelvin电位 70

5.3　PCB-ImAg在含SO2盐雾环境中的腐蚀行为 71

5.3.1　腐蚀形貌 71

5.3.2　交流阻抗谱分析 73

5.3.3　Kelvin电位 75

5.4　PCB-ENIG在含SO2盐雾环境中的腐蚀行为 76

5.4.1　腐蚀形貌 76

5.4.2　交流阻抗谱分析 78

5.4.3　Kelvin电位 79

5.5　PCB-HASL在含SO2盐雾环境中的腐蚀行为 81

5.5.1　腐蚀形貌 81

5.5.2　交流阻抗谱分析 82

5.5.3　Kelvin电位 84

参考文献 86



第6章 大气颗粒物作用下的腐蚀行为与机理

6.1　北京地区颗粒物腐蚀行为与机理 88

6.1.1　颗粒物形貌与成分 88

6.1.2　颗粒物腐蚀形貌 89

6.1.3　腐蚀产物分析 94

6.1.4　腐蚀机理分析 96

6.2　吐鲁番颗粒物腐蚀行为与机理 97

6.2.1　吐鲁番地区环境气候特点 97

6.2.2　颗粒物形貌与成分 98

6.2.3　腐蚀表面形貌分析 99

6.2.4　腐蚀产物分析 102

6.2.5　腐蚀机理分析 104

参考文献 105



第7章 微生物作用下的腐蚀行为与机理

7.1　枯草芽孢杆菌腐蚀行为与机理 106

7.1.1　枯草芽孢杆菌生长特征 107

7.1.2　枯草芽孢杆菌腐蚀特点 108

7.1.3　枯草芽孢杆菌腐蚀电化学 111

7.1.4　枯草芽孢杆菌腐蚀机理 114

7.2　蜡状芽孢杆菌腐蚀行为与机理 115

7.2.1　蜡状芽孢杆菌生长特征 116

7.2.2　蜡状芽孢杆菌腐蚀特点 117

7.2.3　蜡状芽孢杆菌腐蚀电化学 122

7.2.4　蜡状芽孢杆菌腐蚀机理 123

7.3　典型霉菌腐蚀行为与机理 125

7.3.1　曲霉属菌代谢产物 126

7.3.2　曲霉属菌在铜和锡表面生长规律 126

7.3.3　曲霉属菌腐蚀特点 129

7.3.4　曲霉属菌腐蚀机理 130

参考文献 134



第8章 电子材料在电场作用下的腐蚀行为

8.1　不同电压作用下的PCB腐蚀行为 137

8.1.1　PCB-Cu腐蚀行为 137

8.1.2　PCB-ImAg腐蚀行为 139

8.1.3　PCB-ENIG腐蚀行为 142

8.1.4　PCB-HASL腐蚀行为 144

8.2　不同线间距对PCB腐蚀行为的影响 147

8.2.1　PCB-Cu腐蚀行为 147

8.2.2　PCB-ImAg腐蚀行为 149

8.2.3　PCB-ENIG腐蚀行为 151

8.2.4　PCB-HASL腐蚀行为 153

8.2.5　腐蚀短路与盐的聚集 153

8.3　不同湿度加电压对PCB腐蚀行为的影响 155

8.3.1　不同厚度薄液膜下PCB-Cu/PCB-ENIG电化学迁移行为 155

8.3.2　不同厚度薄液膜下PCB-ImAg/PCB-HASL电化学迁移行为 163

参考文献 171



第9章 电子材料在磁场作用下的腐蚀行为

9.1　铜及合金在NaCl溶液中的腐蚀行为 174

9.1.1　紫铜在NaCl溶液中的腐蚀行为 174

9.1.2　紫铜在NaCl溶液中的电化学机理 177

9.2　铜及合金在NaHSO3溶液中的腐蚀行为 178

9.2.1　有无磁场对黄铜和紫铜的电化学行为影响 178

9.2.2　磁场强度对黄铜和紫铜的电化学行为影响 181

9.2.3　磁场对腐蚀形貌影响 184

参考文献 192



第10章 电子材料在液滴下的腐蚀行为与机理

10.1　液滴下PCB腐蚀试验方法 194

10.2　液滴下PCB腐蚀行为 195

10.2.1　腐蚀形貌 195

10.2.2　腐蚀产物分析 195

10.2.3　Kelvin电位 198

10.3　液滴下腐蚀机理 202

参考文献 204



第11章 电子材料在薄液膜下的腐蚀机理

11.1　薄液膜试验方法 207

11.2　PCB-Cu在薄液膜环境下的电化学腐蚀机理 208

11.2.1　阴极极化曲线 208

11.2.2　电化学交流阻抗 210

11.3　PCB-ENIG在薄液膜环境下的电化学腐蚀机理 212

11.3.1　腐蚀微观形貌 212

11.3.2　阴极极化曲线 213

11.3.3　电化学交流阻抗 215

11.4　PCB-HASL在薄液膜环境下的电化学腐蚀机理 217

11.4.1　阴极极化曲线 217

11.4.2　电化学交流阻抗 219

参考文献 221