[发明专利]一种PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法

说明书

本发明提供了一种PCB‑Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，属于金属电化学腐蚀模拟技术领域。该方法包括如下步骤：建立二维元胞空间，并确定边界条件；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；设置元胞空间初始分布；确定元胞间的转换规则；模拟在电压耦合湿热环境下PCB‑Cu的腐蚀过程及形貌变化；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。本发明提供的模拟方法以PCB‑Cu为原型，模拟了在电压耦合湿热环境下，PCB‑Cu在阳极板边缘形成大量结晶产物，并妨碍后续腐蚀进程这一特定现象，提高了模拟结果的准确性，为电子材料的防腐蚀提供了坚实的基础。

技术领域

本发明属于金属电化学腐蚀模拟技术领域，具体涉及一种PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法。

背景技术

电子材料作为信息传输的载体和依托，广泛应用于各种电子设备中。随着电子技术的不断革新，电子电路和元器件正向着进一步微型化和高度集成化的方向发展，极微量的吸附薄液膜或腐蚀产物都会对电子电路和元器件的性能产生严重影响。与结构材料相比，一方面，少量的污染物就可能导致电子材料的严重腐蚀。另一方面，电子电路和元器件多在电场和磁场的共同作用下工作，电场和磁场的存在，对金属腐蚀的过程有明显的影响，通常会加速腐蚀过程中离子的迁移，促进腐蚀的发展。因此电子材料腐蚀常常要比结构材料的腐蚀更为严重和复杂。正是这些因素加大了电子材料的防护难度，因为即使电子材料发生局部微量的腐蚀，也可能导致整个电子设备系统的瘫痪。

元胞自动机模型是20世纪40年代末由Von Neumann提出，并随着计算机的发展逐渐兴起，近年来已逐步应用于腐蚀科学领域。但现有的一些金属腐蚀模型，采用元胞自动机技术，多数是对普遍的金属均匀或点蚀模拟，不具有材料针对性，忽略了对特定构件的腐蚀形态的模拟，如PCB-Cu的腐蚀在阳极板边缘形成大量结晶产物，并阻碍后续腐蚀进程这一特殊现象。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，可以针对特定的材料进行电化学腐蚀模拟，提高了模拟结果的准确性，为电子材料的防腐蚀提供了坚实的基础。

技术方案：一种PCB-Cu电化学迁移腐蚀失效模拟方法，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。

优选的，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。

优选的，所述步骤1中选用固定值边界条件，模拟有限的元胞空间。

优选的，所述步骤2中的元胞类型属性如下：

（1）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；

（2）元胞H：在薄液膜中可与其他离子共格，不具有方向性；

（3）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；