[发明专利]一种PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法

权利要求书

1.一种PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、建立二维元胞空间，并确定边界条件；

步骤2、依据材料物质属性与外界腐蚀环境确定元胞类型和元胞邻居类型，并确定元胞空间中的各元胞类型属性；

步骤3、设置元胞空间初始分布；

步骤4、在元胞空间中，依据腐蚀过程发生的化学反应及迁移扩散规律，确定元胞间的转换规则；

步骤5、根据上述四个步骤，模拟在电压耦合湿热环境下PCB-Cu的腐蚀过程及形貌变化；

步骤6、对模拟结果进行处理，得到PCB-Cu腐蚀过程中有关产物曲线图。

2.根据权利要求1所述的PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，其特征在于，所述步骤1中选用固定值边界条件，模拟有限的元胞空间。

3.根据权利要求1所述的PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，其特征在于，所述步骤2中的元胞类型如下：表示铜原子的元胞M、表示水分子的元胞H、表示硫酸根离子的电解质离子元胞C、表示铜离子的元胞F和表示沉积物五水合硫酸铜的元胞S。

4.根据权利要求3所述的PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，其特征在于，所述步骤2中的元胞类型属性如下：

元胞M：可以在电偏压和电解质离子作用下溶解，位置保持不变，不具有方向性；

元胞H：在薄液膜中可与其他离子共格，不具有方向性；

电解质离子元胞C：初始随机分布在薄液膜中，具有方向性，每经过一个时间步长，电解质离子元胞C随机移动；

元胞F：分布在薄液膜中，具有方向性，每经过一个时间步长，元胞F随机移动；

元胞S：由于重力，元胞S在阳极板边缘堆积。

5.根据权利要求1所述的PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，其特征在于，所述步骤2中的元胞邻居类型为von Neumann型邻居。

6.根据权利要求3所述的PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，其特征在于，所述步骤3中元胞空间初始分布设置如下：基于PCB-Cu的几何形态，在二维元胞空间的对应位置设置元胞M，其余设置元胞H；基于薄液膜中电解质离子的浓度，按比例将部分元胞H随机替换为元胞C。

7.根据权利要求3所述的PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，其特征在于，所述步骤4中的化学反应包括：

其中，pdis为Cu发生溶解的概率，即腐蚀概率；

其中，pcry为产生沉积物CuSO₄·5H₂O的概率；

其中，pred为铜离子还原为铜枝晶的概率。

8.根据权利要求3所述的PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，其特征在于，所述步骤4中元胞间的转换规则如下：

在一个时间步长内，格位上的元胞C或元胞F随机选择一个邻居方向移动：

若被选择的邻居格位已被其他同类型元胞占据，该元胞C或元胞F在该时间步长内保持不动；

若被选择的邻居格位未被其他同类型元胞占据，且没有其他元胞准备移动到该格位，则该元胞C或元胞F移动到被选择的邻居格位；

若被选择的邻居格位有其他非同类型元胞占据，根据化学反应确定邻居格位元胞类型变化；

若被选择的邻居格位有其他元胞准备移动到该格位，则该元胞C或元胞F在该时间步长内保持不动；

在一个时间步长内，格位上的元胞S由于重力因素向下方移动：

若下方邻居格位上不为元胞S或元胞F，则该格位与下方邻居格位上的元胞位置互换；

若下方邻居格位上为元胞S或元胞F，则该格位与下方邻居格位上的元胞保持不动。