Szulfát ionok elektrokémiai migrációs hatása NiAu védőfémezés esetén

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

Az egyre gyorsabban változó világunkban, az elektronikai iparág hihetetlen mértékű fejlődésen megy át. Az elektronikai gyártás során egyre közelebb kerülnek egymáshoz a vezető sávok a nyomtatott huzalozású lemezeken, amiket szinte már minden körülöttünk megtalálható eszközben, gépben megtalálhatunk. A rajzolatfinomság csökkenésével az elektrokémiai migráció (ECM) az egyik olyan meghibásodáshoz vezető folyamat, amely előfordulásának valószínűsége nagyban megnőtt. ECM során fémszálak (dendritek) növekedésével rövidzár alakulhat ki működő áramkörök esetén. Fontos megismerni ennek a fizikai-kémiai folyamatnak a működését, hogy minél sikeresebben védekezhessünk ellene. A mindennapjaink során eszközeinket érhetik olyan külső hatások, amelyek során nedvesség jut a működő áramkörre, ezzel lehetőséget adva, hogy végbe menjen a migráció.

Dolgozatomban az elektronikai iparban széleskörben használt kontaktus felület bevonat az árammentes nikkel, immerziós arany (ENIG) migrációs viselkedését vizsgáltam meg nátriumszulfát szennyező esetén forrasztásgátló maszk nélküli, illetve maszkkal ellátott áramkörökön. Később ezeket a méréseket nátriumklorid (NaCl) oldatokkal is kiegészítettem.

A forrasztásgátló maszk nélküli mérések esetében mindegyik koncentrációnál közel azonos 1 percen belüli átlagos meghibásodási időt (MTTF-Mean Time To Failure) mértem. Amely a referenciaként ioncserélt vízzel elvégzett mérésekhez képest nagy mértékű (tízszer gyorsabb) meghibásodást jelentett.

A második kísérlet sorozatnál, ahol volt forrasztásgátló maszk, a 0,1 mM-os oldatnál volt a legmagasabb a meghibásodási idő (lassú dendrit növekedés), míg a magasabb koncentrációjú szennyező anyagok esetében szinte hasonló, tized akkora MTTF értékeket kaptam. A referencia méréshez képest a 0,1 mM esetén lassulás, az 1 mM-tól a telített oldatig viszont gyorsabb meghibásodás volt tapasztalható. A forrasztásgátló maszk használata az MTTF adatok alapján lassítja a dendrit kialakulásának mechanizmusát, azaz a zárlatképződési folyamatot.

A NaCl-dal elvégzett vizsgálatok során az alacsonyabb koncentrációknál az ECM gyorsulása volt tapasztalható (0,1 mM, 1 mM), ami után a 10 mM-nál hirtelen nagy mértékű lassulás mutatkozott meg. Az 500 mM-os oldatnál tovább folytatódott az MTTF érték növekedése, de a szennyező anyag telítettségig adagolásával ismét felgyorsult a mechanizmus, de az átlagidő nem esett a két legalacsonyabb koncentrációnál mért értékek alá. A Na2SO4-tal elvégzett kísérletekkel összehasonlítva a 0,1 mM-os és az 1 mM-os oldatoknál a NaCl gyorsabb meghibásodást okoz, mint a nátriumszulfát, viszont magasabb szennyezőanyag koncentráció esetén ez a tendencia megfordul.

Az eredményeim rámutattak arra, hogy az ECM nem csak a szennyező típusától, de annak a jelenlévő koncentrációjától is függhet. Az energia diszperzív röntgen spektroszkópiai (EDX) vizsgálatok során kiderült, hogy az ENIG védőbevonat esetében dominánsan a Cu vesz részt az ECM folyamatában, és okozza a meghibásodást.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.