[发明专利]一种用于功率封装的电化学迁移测试方法及装置

说明书

本发明提供了一种用于功率封装的电化学迁移测试方法及装置，该测试方法包括如下步骤：步骤S1，采用金属纳米导电墨水在基板上印制待测试的电极图案，得到待测样品；步骤S2，对待测样品的电极图案进行等离子表面处理；步骤S3，将待测样品固定在光学显微镜的载物台上，调整焦距及放大倍数，待出现清晰完整的图像，将电源表的正负极与待测样品的电极相连；将液体滴在待测样品上形成液膜，并在启动电源表施加电压的同时，采用原位观察设备开始原位观测，得到电化学迁移过程的原位监测图片以及与电流电压变化曲线。采用本发明的技术方案，方法操作简单，周期较短，装置搭建也十分便利，并且得到的实验结果具有良好的可观测性与重复性。

技术领域

本发明属于功率电子封装领域中电化学迁移测试技术领域，尤其涉及一种用于功率封装的电化学迁移测试方法及装置。

背景技术

随着电子技术的不断革新以及对电子设备多功能化和便携化的需求，电子元器件正向高度集成化、微型化、更多引脚数目、更加轻薄等的方向发展。电子元器件中的线路板连接器之间、芯片引脚、导线间、焊点之间的间距也在这个前提下急剧减小，这种情况下的工作电压即使只有几伏特，其电场强度仍可达 100~1000 V/cm。因为90%以上的电子设备在大气环境中使用，温度、湿度、灰尘颗粒及大气污染物等工作环境不可避免地会影响电子设备，使得电化学腐蚀和电化学迁移失效很容易发生。例如，即使10^-6 级浓度的微量腐蚀性气体，也会对电子设备产生严重腐蚀，导致电子设备故障。

电化学迁移被认为是电子元器件在电场与环境作用下发生的一种重要的失效形式。电化学迁移的发生通常会显著降低电子元器件绝缘层的绝缘性能，甚至成为导体，引发严重的短路现象，这也会导致元器件发热，严重时会发生元器件的烧毁甚至造成火灾事故。电化学迁移失效的重要诱因是环境中的高湿、高温和电极间的电场强度。因此，这里有很重要的现实意义去研究电子元器件或电子设备中焊点、导间或通孔间的电化学迁移行为，这对建立多因素作用下电子材料腐蚀失效规律和改善电子元器件可靠性有重要的理论价值和实际意义，并可为电子设备系统中电子电路和电子元器件的选材、设计、制造、防护和维修等提供理论指导。

电化学迁移主要有两种形式，一种是枝晶生长：金属在阳极被溶解成离子并迁移至银极后，被还原成枝晶，且不断向阳极生长，当枝晶与阳极接触后，整个回路短路，从而电子元器件失效。另一种是导电阳极丝的生长：在湿度与电场强度都很大的情况下，导电性的金属盐沿环氧板、玻璃纤维的界面，从阳极开始形成不断向阴极生长的导电丝，当导电丝与阴极接触后，整个回路短路，造成电路故障。

但是现有的电化学迁移测试方法如湿热偏置法和水滴法，存在试验中电化学迁移观测困难、迁移过程难以捕捉等问题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种用于功率封装的电化学迁移测试方法及装置，以薄液膜法为研究方法自行搭建了用于电子材料的电化学迁移原位观察、实时监测平台，解决了试验中电化学迁移观测困难、迁移过程难以捕捉等问题。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种用于功率封装的电化学迁移测试方法，其包括如下步骤：

步骤S1，采用金属纳米导电墨水在基板上印制待测试的电极图案，得到待测样品；

步骤S2，对待测样品的电极图案进行等离子表面处理；

步骤S3，将待测样品固定在光学显微镜的载物台上，调整合适焦距及放大倍数，待出现清晰完整的图像，将电源表的正负极与待测样品的电极相连；将液体滴在待测样品上形成液膜，并在启动电源表施加电压的同时，采用原位观察设备开始原位观测，得到电化学迁移过程的原位监测图片以及与电流电压变化曲线。通过原位监测图片以及与电流电压变化曲线，可以分析出电化学迁移的状况。其中原位观察设备可以是3D光学显微镜或高速摄像机，通过该设备拍摄的原位监测图片，清晰度高。