温度盐浓度对盐雾试验的影响

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1、温度、盐浓度对盐雾试验的影响一、前言盐雾试验是集成电路可靠性试验之一，它可以用来检验產品的抗腐蚀环境能力的强弱。而盐雾试验所需的条件又比较多，些条件会对试验產生一定的影响。 二、试验 一般我们做盐雾试验的条件是盐液：NaCl（无水）；pH值：6.5～7.2；温度：32-38℃；盐雾沉积率：20000～50000/m2（24h）；盐雾持续时间：24h，48h，96h，240h；盐浓度：0.5%-3%。 盐雾沉积率与盐浓度是相对应的，是因為它们之间的对应关系如下式Sd為盐雾沉积率；[Cl]-為氯离子浓度。 因為盐浓度就是氯离子浓度,所以盐浓度与盐雾沉积

2、率之间是相对应的。 根据以上条件可以判断，在进行盐雾试验时，影响试验的主要条件有以下几点：温度；盐液浓度；氧的溶解度；流速。 為了验証以上的条件对试验的影响，本文选用若干表面干净的电路按下列方法进行试验验証。 方法1：盐选用NaCl（无水）；温度為35℃；时间為24h。流速一定；按盐浓度為1%，2%，3%，4%，5%分五组进行试验，每一组五个电路。 方法2：盐选用NaCl（无水）；浓度為3%；盐雾沉积率為50000/m2*24h；时间為24h。流速一定；按温度20℃，25℃，30℃，35℃，40℃，50℃分六组进行试验，每一组五个电路。 方法3：盐

3、选用NaCl（无水）；浓度為3%；盐雾沉积率為50000/m2（24h）；时间為24h。温度為35℃；按流速正常和流速变大分两组进行试验，每一组五个电路。 另外，為了研究样品的摆放对试验的影响，我们用方法4进行试验。 方法4：将15只样品平均分成三组，盖板向上，样品偏离垂直方向30°,45°,75°,90°进行试验，其他试验条件是：盐选用NaCl（无水）；浓度為3%；盐雾沉积率為：50000/m2（24h）；时间為24h。流速一定；温度為35℃。 试验后用纯净水清洗电路，放置1小时后，试验结果见表1。 三、试验分析 本文对以上试验结果进行了分析。在

4、盐雾试验中，由于各种金属的电极电位不同以及它们在盐液中的过电位大小不一，所以在盐雾中会发生狠多的电化学反应。在阳极是金属失去电子，成為离子，在阴极发生的电化学反应类型有析氢反应和氧去极化反应等，其中氧去极化反应（吸氧反应）是最主要的反应类型。它是由于盐液中含有的溶解氧而造成的，溶液中的氧可通过扩散作用不断地向阴极区移动。 氧向电极表面扩散决定整个吸氧腐蚀过程的速度，因為氧在盐溶液的溶解度是有限的，吸氧腐蚀速度往往被氧向金属表面的扩散速度所控制，也就是说，金属腐蚀速度是与氧在阴极还原的极限电流密度相一致的。氧向阴极扩散速度由Fick第二定律得出 式中

5、，D為溶解氧扩散系数；δ為扩散层厚度；Ce為电极表面氧的浓度；C為溶液中氧的浓度。 电极反应速度可由法拉第定律得出 id：极限电流密度；n：价数；F：法拉第常数。 当电极反应达到平衡，即扩散控制时：V1=V2由公式（2）、公式（3）得出 由于随著电极反应的进行，电极附近氧原子不断消耗，Ce降低，当Ce→0时，公式（4）可变為从公式（5）中可以看出，极限电流密度id与扩散层厚度δ、溶解氧扩散系数D、溶解氧的浓度C、价数n等有关；极限电流密度的大小也就意味著腐蚀速度的大小；其中D与环境温度成正比。 3.1溶液温度的影响 从公式（5）中可知，溶液温度升高

6、，使溶液粘度降低，从而使溶解氧的扩散系数D增加，所以温度升高可以加速腐蚀过程。试验结果见图1（由表1中的结果转化而来）。从图1中知道，随著温度的升高，腐蚀速度也在逐渐增大，但是当温度超过35℃后，腐蚀速度反而随著温度的增大而变弱。一现象的產生主要是在溶液浓度一定的情况下，由于氧气在溶液中的溶解度是与温度成反比的。而腐蚀速度是受到两个主要的因素来控制的，即温度与溶解在溶液中的氧含量。在温度低于35℃时，虽然氧的含量随著温度的升高而降低，由于在种情况下电化学反应所需要的氧是足够的，因而腐蚀速度受温度控制。由于温度的升高可以使溶解氧的扩散系数D变大，所以

7、在温度小于35℃时，腐蚀速度（即电化学反应速度）是与温度成正比的。当温度高于35℃，随著温度的升高，溶液中的氧的含量降低，不能满足电化学反应所需要的含量。时，腐蚀速度是受溶解氧的含量控制的，虽然温度升高会使化学反应速度提高，但由于是氧在参与电化学反应，因氧浓度降低，所以腐蚀速度逐渐地随温度的升高而减慢。 3.2溶液浓度的影响 在盐雾试验中，Cl离子的半径小，破坏性狠强。由于它的存在，使电路发生腐蚀现象。当NaCl溶液浓度增大，则Cl离子浓度也就变大，时，电化学反应速度就应当变快。试验结果见图2（表1中的结果转化而来）。 由图2可知，随著盐浓度的增大

8、，腐蚀速度开始是与浓度成正比的，但当浓度超过3%后，腐蚀速度与浓度的关系是反比的，即反应速度随盐浓度的增加而降低。氧的溶解