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焊料中金属元素的浸出行为与电化学性能之间的关联

【摘要】：锡基焊料是电子封装中最常用的连接材料。电子废弃件在土壤填埋过程中,不可避免地与土壤中的腐蚀性介质接触,导致其中的金属元素浸出,从而污染地下水和环境。随着电子元件微型化的发展,焊点的数量越来越多,因此接头对焊料腐蚀行为的影响变得不可忽略。故研究焊料及其与基板形成的接头在模拟土壤溶液中的腐蚀行为显得尤其重要。本文以Sn-0.75Cu焊料及其与Cu基板形成的接头为研究对象,利用浸出及动电位极化方法研究了它们在3.5%NaCl,1%NaCl-2%Na2SO4和模拟土壤盐溶液的1%NaCl-2%Na2SO4-0.6%Na2CO3中的腐蚀行为,并用SEM和XRD观察了腐蚀后的表面形貌及相组成。系统分析了溶液组成和Cu基板对Sn-0.75Cu焊料腐蚀行为的影响,讨论了浸出结果与电化学性能参数之间的关系,得出如下主要结论： (1)Sn-0.75Cu焊料及Sn-0.75/Cu接头中Sn的浸出行为表明,Sn的浸出量随时间延长而增加；Sn-0.75Cu焊料和Sn-0.75Cu/Cu接头分别在1%NaCl-2%Na2SO4-0.6%Na2CO3和3.5%NaCl溶液中Sn的浸出量最多；各溶液中接头中Sn的浸出量高于焊料。浸出45天后,在Sn的浸出量较多的样品表面形成厚而疏松的腐蚀产物,腐蚀产物组成为大量的Sn4(OH)6Cl2,少量的SnO和SnCl2。 (2)动电位极化曲线表明,Sn-0.75Cu焊料在3.5%NaCl和1%NaCl-2%Na2SO4溶液中的耐蚀性优于在1%NaCl-2%Na2SO4-0.6%Na2CO3溶液中的耐蚀性。在3.5%NaCl和1%NaCl-2%Na2SO4溶液中极化测试后,焊料表面形成针状或韧窝状的Sn3O(OH)2Cl2,而1%NaCl-2%Na2SO4-0.6%Na2CO3中极化测试后,焊料表面观察不到腐蚀产物。 (3)以3.5%NaCl溶液为例,研究了Cu基板及温度对Sn-0.75Cu腐蚀行为的影响,发现Cu基板与Sn-0.75Cu构成了腐蚀电偶,Cu基板作为电偶的阴极加速了阳极Sn-0.75Cu焊料的腐蚀,导致Sn的浸出量增多。在35～65℃内,Sn-0.75Cu的耐蚀性随着温度变化不明显,但是腐蚀速率随温度升高而增大,腐蚀反应所需的活化能约为37.2kJ/mol。 (4)浸出实验与电化学测试结果对比表明,浸出结果与电化学结果具有一致性,体现在Sn-0.75Cu焊料在1%NaCl-2%Na2S04-0.6%Na2CO3溶液中Sn浸出速率最大,其在该溶液中的自腐蚀电流密度也最大。

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点击次数：更新时间：2014/3/4 22:13:40 【打印此页】【关闭】

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