集成电路可靠性试验―盐雾技术研究
本文对以上试验结果进行了分析。在盐雾试验中,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很多的 电化学反应。在阳极是金属失去电子,成为离子,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,因为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,D为溶解氧扩散系数;δ为扩散层厚度;Ce为电极表面氧的浓度;C为溶液中氧的浓度。
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

由于随着电极反应的进行,电极附近氧原子不断消耗,Ce降低,当Ce→0时,公式(4)可变为

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着腐蚀速度的大小;其中D与环境温度成正比。
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