無鉛多元合金焊料的腐蝕和電化學遷移行為與機制研究

《無鉛多元合金焊料的腐蝕和電化學遷移行為與機制研究》是依託華中科技大學，由郭興蓬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：無鉛多元合金焊料的腐蝕和電化學遷移行為與機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭興蓬
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

電子器件腐蝕失效的最大風險來自互連材料的腐蝕和電化學遷移。新一代的無鉛焊料較之傳統的Sn-Pb焊料對腐蝕和電化學遷移更複雜更敏感，但對其缺乏系統的認識與理解。本課題以Sn-Ag-Cu為基體摻雜製備系列Sn-Ag-Cu-X（X: In, Bi, Ge, Zn, Ni和RE）無鉛焊料，並篩選對電子材料有良好緩蝕性能的氣相緩蝕劑；研究無鉛多元合金焊料在穩態和非穩態電場與環境腐蝕因素(濕度、溫度、污染物、乾濕循環等)互動作用下的陽極溶解、陰極去極化、擴散、電化學遷移行為的規律，特別是在吸附液膜下，全面腐蝕和局部腐蝕(特別是電偶腐蝕)行為，以及擴散、陰極沉積與枝晶生長動力學機制和幾何分形演化規律；探討冶金學因素（合金元素和微觀組織）、表面狀態（緩蝕劑吸附）和腐蝕性離子導電相的空間尺度等因素的影響規律和機制。研究成果將對指導新型無鉛電子互連焊料的開發、電子器件腐蝕與防護具有重要的理論和實際意義。

結題摘要

電子器件腐蝕失效的最大風險來自互連材料的腐蝕和電化學遷移。新一代的無鉛焊料較之傳統的Sn-Pb 焊料對腐蝕和電化學遷移更複雜更敏感，但對其缺乏系統的認識與理解。我們針對焊料中主要成分Sn,深入研究了其在薄液膜環境下的腐蝕和電化學遷移行為,弄清了薄液膜下錫的腐蝕電化學行為規律並建立了相應的腐蝕模型，為電子互連材料在潮濕的環境中使用、維護提供了理論參考。建立了一種原位研究電化學遷移的新方法，成功解決了傳統研究電化學遷移行為方法中存在的實驗結果重現性差的缺點。在此基礎上準確研究了液膜厚度、氯離子濃度、電場強度、合金元素Ag和Cu，氧化型離子硝酸根離子，絡合離子檸檬酸根對錫的電化學遷移的影響，首次提出了不同氯離子濃度下的電化學遷移機制。同時，揭示了錫在非穩態電場下的電化學遷移行為規律，並選用改進DLA模型對枝晶生長過程進行分型模擬。