NaCl hatása a víz kondenzációra és elektrokémiai migrációra

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Medgyes Bálint Károly
Elektronikai Technológia Tanszék

Dolgozatomban az elektronikai technológiában gyakori klorid-ion tartalmú szennyeződésnek az elektrokémiai migrációra (ECM) és az azt esetlegesen megelőző vízkondenzációra gyakorolt hatását vizsgáltam. Az ECM eredményeképpen az áramkörön két vezető felület között rövidzár alakulhat ki, ezzel akár katasztrofális meghibásodásokat okozva. Vizsgálatának aktualitását az áramkörökre jellemző növekvő integráltság és az ólommentes forraszanyagok térhódítása szolgáltatja.

Az elvégzett vizsgálatok három nagyobb részre különültek el.

Viszonyítási alapként szennyező ionoktól mentes környezetben ón és réz vezető mintázaton ún. harmatpont teszt segítségével vizsgáltuk a vízkondenzációt és az ECM-et. Az elvégzett vizsgálatokkal a szakirodalomban is fellelhető eredményeket sikerült alátámasztanunk, miszerint az ECM meghibásodási folyamatának első része a kondenzációs idő, amit követ a dendritesedés, a rövidzár kialakulásával bezárólag (migrációs idő). A harmatpont elérése után apró cseppek alakulnak ki először a fémfelületen, majd a szigetelőn, később a cseppek növekedésével (nukleáció) lokálisan nedvességhidak alakulnak ki a szigetelőn, majd ezek a nedvességhidak elektrolit szerepét betöltve lehetővé teszik a dendritek növekedését. Végül folytonos nedvesség film formálódik a felületen, ami zárlathoz vezet.

Ezután a harmatpont tesztet elvégeztük különböző forraszanyagokon ionos szennyezőkkel szimulált környezetben. A tiszta vizes modellhez képest változott az egyes elemi folyamatok sorrendje. Ennek oka, hogy a sókristályok kondenzációs magvakként viselkednek, majd a fegyverzetekkel érintkezve intenzív reakciók játszódnak le, melyek során megindulhat a dendritek növekedése. A NaCl kristályok jelenléte tehát gyorsította a kondenzációs folyamatokat és hozzájárult az ECM folyamatok katalizálásához is. Végül különböző koncentrációjú NaCl oldatok hatását vízcsepp-teszttel vizsgáltuk gSn és iAg felületi bevonatokon. A gSn felületi bevonatokon elvégzett mérések alapján azt kaptuk, hogy a teljes meghibásodásig eltelt idő (MTTF) a NaCl koncentráció növelésével nőtt. Minden vizsgált koncentrációnál megfigyelhető volt dendritnövekedés és csapadékképződés, feltehetően Sn(OH)4 és Sn(OH)2 csapadékok keletkeztek. Közepes, 10 mM-os koncentrációnál a csapadék „védőfalat” képzett a katód mentén ezért gátolta a dendritképződést, azonban idővel kialakult a rövidzár ebben az esetben is. iAg felületi bevonat esetében az EDS (Energia Diszperzív Röntgen Spektroszkópia) vizsgálatokból kiderült, hogy minden esetben az iAg alatti Cu dominált. A MTTF-re vonatkozón a következő sorrend adódott: 0,1mM ≤ 1mM < telített NaCl << 10mM << 500mM. Alacsony koncentrációkon nem alakult ki jelentős csapadék, a közép és magas koncentrációknál feltehetőn réz különböző oxidjai és Cu(OH)2 keletkeztek.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.