CN100437084C - 量化电路板上离子污染度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种量化电路板上离子污染度的方法，该方法在施加离子污染过程中，在污染液标准食盐水中添加常温下可挥发并能与水互溶的有机溶剂，如分析纯的无水乙醇或异丙醇类，达到减小溶液表面张力，均匀润湿梳状电极的目的；采用刮的方式，使污染液均匀覆盖在梳状电极表面，形成均匀的润湿的液膜。因此，利用本发明可以直接计算出电路板上梳状电极间的离子污染度，误差很小，适合用来分析离子污染度对离子迁移腐蚀的影响。同时，本发明可以根据残留在梳状电极上的污染液液膜体积，直接计算出使用不同浓度食盐水溶液作为污染液所得到的离子污染度，而不必重复整个标定离子污染度的实验过程，方法简单，数据准确。

Description

量化电路板上离子污染度的方法

技术领域

本发明涉及离子迁移腐蚀技术领域，尤其涉及一种量化电路板上离子污染度的方法。

背景技术

离子迁移腐蚀是造成电路板线路腐蚀的重要原因，不论是积尘过多还是电路板在制造过程中或者SMT组装过程带来的离子污染，都会引发和加剧离子迁移腐蚀的发生和速度。

业界普遍认为氯离子的存在能大大加速离子迁移腐蚀。因此，为评估这种离子污染对离子迁移腐蚀的影响程度，简单准确地量化施加在电路板上离子的污染度的方法成为业界研究的课题。

其中，美国Maryland大学Calce中心为此进行了大量试验，其量化离子污染度的方法是：将整个电路板作为试验板，使用雾化喷枪将一定量的食盐水溶液喷涂在试验板上，然后根据食盐水的浓度和所用体积，计算出试验板单位面积上的离子污染度。

该方法的缺点是，由于试验板表面各处尤其是金属与试验板板材的表面张力不一样，食盐水溶液的表面张力也比较大，会导致试验板面各处食盐水溶液分布很不均匀。即使是使用平均离子污染度来表征试验板上梳状电极间的离子污染度，误差也很大，不适合用来分析离子污染度对离子迁移腐蚀的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种量化电路板上离子污染度的方法，可以直接计算出电路板上梳状电极间的离子污染度，适合用来分析离子污染度对离子迁移腐蚀的影响。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种量化电路板上离子污染度的方法，包括如下步骤：

A、在作为污染液的标准食盐水中添加常温下可挥发并能与水互溶的有机溶剂；

B、将所述污染液滴在待测试的试验板的梳状电极上，并使所述污染液液滴均匀覆盖在所述梳状电极上，形成均匀液膜；

C、测量所述梳状电极上所含氯化钠当量，根据所述梳状电极上所含的氯化钠当量和标准食盐水溶液的浓度，计算出覆盖在所述梳状电极上的污染液液膜体积；

D、根据所述梳状电极上所含氯化钠当量、所述梳状电极面积、污染液液膜体积及所述的标准食盐水溶液的对应关系，计算出所述梳状电极间的离子污染度。

其中，所述有机溶剂的沸点低于100℃。

所述有机溶剂是分析纯的无水乙醇或者是异丙醇类。

所述分析纯的无水乙醇与水的混合比例为2∶10～4∶10。

本发明采用刮的方式使污染液在所述梳状电极上形成均匀液膜。

所述刮的方式具体是：

E、选择与梳状电极宽度相同且表面光滑的工具；

F、将所述工具光滑的一面轻压在所述液滴上，使液滴沿工具边缘自然扩展并润湿梳状电极后，均匀缓慢向下移动所述工具，在梳状电极表面刮成一均匀液膜。

所述根据所述梳状电极上所含氯化钠当量、所述梳状电极面积、染液液膜体积及所述的标准食盐水溶液的对应关系按下述公式：

所述步骤C具体包括：

C1、用仪器测量所述试验板上所含氯化钠当量；

C2、连续测量十次氯化钠当量；

C3、取平均值作为所述试验板上实际的氯化钠含量。

所述试验板是用工具沿着电路板上的梳状电极图形将基板多余部分切掉后获得的梳状电极板。

其中，该方法还包括：

G、将试验板施加离子污染前进行去污处理。

所述步骤G具体包括：

G1、将所述试验板放入有机溶剂中进行超声波清洗；

G2、用蒸馏水冲洗；

G3、用去离子水冲洗；

G4、使所述试验板干燥。

所述步骤G1中的有机溶剂是分析纯的无水乙醇。

当所述试验板电极表面被氧化时，执行步骤G1后，再将试验板放入稀硫酸中浸泡1～2秒钟，然后执行步骤G2。

其中，所述稀硫酸的浓度为2％～5％。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明不但可以直接计算出电路板上梳状电极间的离子污染度，误差很小，适合用来分析离子污染度对离子迁移腐蚀的影响。同时，本发明可以计算出残留在梳状电极上的污染液液膜体积，并将其作为标定值，从而计算出使用不同浓度食盐水溶液作为污染液所得到的离子污染度，而不必重复整个标定离子污染度的实验过程，方法简单，数据准确。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：在污染液标准食盐水中添加常温下可挥发并能与水互溶的有机溶剂，达到减小溶液表面张力，均匀润湿梳状电极的目的，所述的常温是指范围在零下40摄氏度至零上50摄氏度的自然气候下的温度；采用刮的方式，使污染液均匀覆盖在梳状电极表面，形成均匀的润湿的液膜。因此，利用本发明可以直接算出电路板上梳状电极间的离子污染度，误差很小，适合用来分析离子污染度对离子迁移腐蚀的影响。

为对本发明有进一步的了解，下面将结合附图对本发明所述的方法进行详细的说明。

本发明所述方法的具体实现方式如图1所示，包括以下步骤：

步骤11：制作试验板。

由于目前评估离子迁移腐蚀常用的是测量表面绝缘电阻，试验板一般都使用IPC-B-25里的梳状电极作为试验对象，本发明是以IPC-B-25的B型梳状电极作为试验对象。

具体制作试验板的方法是：使用切片机或者其它工具沿着电路板上的B型梳状电极图形将基板多余部分切掉。

步骤12：将试验板进行去污处理。

考虑到试验板在加工、保存或者使用过程中，其表面会有有机污染或者氧化，影响食盐水液膜分布的均匀性，可根据需要先对试验板进行一些去污处理。具体流程如下：

首先将试验板放在有机溶剂如分析纯的无水乙醇溶液中，进行超声波清洗以除去表面有机脏污；

当试验板电极表面被氧化时，将其放入浓度为2％～5％的稀硫酸溶液中浸泡1～2秒钟左右以除去表面氧化物，稀硫酸的浓度可以是3％、3.5％或4％等；

将试验板取出后用蒸馏水冲洗多次；

然后用去离子水冲洗多次；

最后将试验板自然晾干，也可以用高压风枪吹干。

步骤13：将试验板施加离子污染。

具体方法如下：

先在污染液标准食盐水中添加常温下可挥发并能与水互溶的有机溶剂；

然后用一洁净的吸管吸取一定量的食盐水溶液，滴一滴在待测试的试验板的梳状电极上，并使所述液滴均匀覆盖在所述梳状电极上，形成均匀液膜。

在食盐水溶液中加入常温下可挥发并能与水互溶的有机溶剂是作为表面活性剂的，因为水的表面张力很大，若直接将食盐水溶液滴在试验板上，则会存在扩展不开的现象。加入表面活性剂，如分析纯的无水乙醇或异丙醇类，可以达到降低溶液表面张力，均匀润湿试验板的目的，同时对试验板又无附带影响；

另外，选用溶液的沸点低于100℃(水的沸点)较为合适，这样既可以降低溶液的表面张力，又可以提高挥发速度，提高制作样品的效率。

本发明采用最容易得到的分析纯的无水乙醇作为表面活性剂，乙醇与水的比例为2∶10～4∶10，具体可以是2.5∶10、3∶10或3.5∶10等，这样的比例既能减小水的表面张力，又利于乙醇的挥发。

本发明在试验中采取刮的方式使所述液滴均匀覆盖在所述梳状电极上，形成均匀液膜。具体方法是：

当食盐水溶液滴在所述梳状电极上后，迅速用一宽度与所述梳状电极宽度相同且表面洁净、光滑的载玻片轻压在所述液滴上，使液滴沿载玻片边缘自然扩散并润湿表面。然后均匀缓慢地向下移动载玻片，则会在试验板的梳状电极表面刮成一均匀的液膜。

步骤14：确定试验板上所含氯化钠当量P₀。

具体方法是：

将所述残留有食盐酒精水溶液液膜的试验板放入相关仪器，如离子残留度测试仪或者离子色谱中测量试验板上所含氯化钠当量；

连续测量十次，取十次的平均值作为实际的氯化钠当量P₀。按照本发明实验中实际操作所得的数据，同一人操作十次的总体偏差小于5％。

步骤15：计算梳状电极间的离子污染度P。

所述梳状电极间的离子污染度P就是梳状电极单位面积上所含的氯化钠当量。试验板上梳状电极的面积是可以计算出来的，是个固定值，因此梳状电极间的离子污染度是可以计算出来的。具体计算方法如下：

$P=\frac{P_0}{S}$

式中P₀为步骤14所确定的试验板上所含氯化钠当量，单位为ug；S为试验板上梳状电极的面积，单位为inch²。

步骤16：计算梳状电极上所残留的液膜体积V。

我们知道，根据梳状电极上所含氯化钠当量和标准食盐酒精水溶液浓度，可以计算出在试验板上所残留的食盐酒精水液膜体积V，单位为ml。具体计算方法如下：

$V=\frac{P_0}{C_0}$

式中C₀和P₀是已知量。C₀为所述标准食盐酒精水溶液的浓度，单位为mg/L；P₀为步骤14中所确定的试验板上所含氯化钠当量，单位为ug。

步骤17：计算不同浓度食盐溶液作为污染液所得到的离子污染度P₁。

步骤16计算出来的梳状电极上所残留的污染液液膜体积可以作为一个标定值，利用其与污染液的浓度和梳状电极面积之间的关系，可以计算出不同浓度食盐水溶液作为污染液所得到的离子污染度P₁，单位为ugNaCl/in²。具体计算方法如下：

$P_1=\frac{C_1\×V}{S}$

式中C₁、V和S是已知量。C₁为作为污染液的食盐酒精水溶液的浓度，单位为mg/L；V为步骤16计算出的所述梳状电极上所残留的食盐酒精水液膜体积V，单位为ml；S为所述梳状电极面积，单位为inch²。

由于该公式中的V和S是固定值，利用该公式就可以直接准确地计算出使用不同浓度食盐水溶液作为污染液所得到的离子污染度。

当然，利用该公式还可以制备不同离子污染度的试验板来进行试验。比如，若要制备离子污染度为P₂(ugNaCl/in²)的试验板，需要配制的食盐水浓度C₂(mgNaCl/L)为：

$C_2=\frac{S\×P_2}{V}$

综上所述，利用本发明可以直接计算出电路板上梳状电极间的离子污染度，误差很小，适合用来分析离子污染度对离子迁移腐蚀的影响。同时，本发明可以根据残留在梳状电极上的污染液液膜体积，直接计算出使用不同浓度食盐水溶液作为污染液所得到的离子污染度，或者制备不同离子污染度的试验板来进行试验，而不必重复上述整个实验过程，方法简单，数据准确。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1、一种量化电路板上离子污染度的方法，包括如下步骤：

A、在作为污染液的标准食盐水中添加常温下可挥发并能与水互溶的有机溶剂；

B、将所述污染液滴在待测试的试验板的梳状电极上，并使所述污染液液滴均匀覆盖在所述梳状电极上，形成均匀液膜；

C、测量所述梳状电极上所含氯化钠当量；根据所述梳状电极上所含的氯化钠当量和所述的标准食盐水溶液的浓度，计算出覆盖在所述梳状电极上的污染液液膜体积；

D、根据所述梳状电极上所含氯化钠当量、所述梳状电极面积、污染液液膜体积及所述的标准食盐水溶液的对应关系，计算出所述梳状电极间的离子污染度。

2、如权利要求1所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述有机溶剂的沸点低于100℃。

3、如权利要求2所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述有机溶剂是分析纯的无水乙醇或者是异丙醇类。

4、如权利要求3所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述分析纯的无水乙醇与水的混合比例为2∶10～4∶10。

5、如权利要求4所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，采用刮的方式使污染液在所述梳状电极上形成均匀液膜。

6、如权利要求5所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述刮的方式具体是：

E、选择与梳状电极宽度相同且表面光滑的工具；

F、将所述工具光滑的一面轻压在所述液滴上，使液滴沿工具边缘自然扩展并润湿梳状电极后，均匀缓慢向下移动所述工具，在梳状电极表面刮成一均匀液膜。

7、如权利要求1所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述根据所述梳状电极上所含氯化钠当量、所述梳状电极面积、染液液膜体积及所述的标准食盐水溶液的对应关系按下述公式：

8、如权利要求1至7任一项所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、用仪器测量所述试验板上所含氯化钠当量；

C2、连续测量十次氯化钠当量；

C3、取平均值作为所述试验板上实际的氯化钠含量。

9、如权利要求8所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述试验板是用工具沿着电路板上的梳状电极图形将基板多余部分切掉后获得的梳状电极板。

10、如权利要求9所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，该方法还包括：

G、将试验板施加离子污染前进行去污处理。

11、如权利要求10所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述步骤G具体包括：

G1、将所述试验板放入有机溶剂中进行超声波清洗；

G2、用蒸馏水冲洗；

G3、用去离子水冲洗；

G4、使所述试验板干燥。

12、如权利要求11所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述步骤G1中的有机溶剂是分析纯的无水乙醇。

13、如权利要求12所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，当所述试验板电极表面被氧化时，执行步骤G1后，再将试验板放入稀硫酸中浸泡1～2秒钟，然后执行步骤G2。

14、如权利要求13所述的量化离子污染度的方法，其特征在于，所述稀硫酸的浓度为2％～5％。