ιάβρωση στα ηλεκτρονικά Αντ. Μπάτσος Ιωαν. Τσιουµπρής 5 ο Εξ. ΧΜ

ιάβρωση στα ηλεκτρονικά Αντ. Μπάτσος Ιωαν. Τσιουµπρής 5 ο Εξ. ΧΜ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το πρόβληµα της φθοράς των ηλεκτρονικών έχει αποκτήσει µεγάλη βαρύτητα τα τελευταία χρόνια, αφ ενός γιατί η εξάπλωση της χρήσης τους έχει επεκταθεί σε πολλούς τοµείς και αφ εταίρου γιατί έχει αυξηθεί η απαίτηση για αξιοπιστία. Οι πρόσφατες τεχνολογικές βελτιώσεις έχουν ως αποτέλεσµα την δηµιουργία πολύπλοκων συστηµάτων σε µικρές αποστάσεις µεταξύ τους, όπου ακόµα και οι πολύ µικρές συγκεντρώσεις ρυπαντών µπορεί να γίνουν αιτία αστοχίας των συστηµάτων. Οι δοκιµές ποιοτικού ελέγχου τέτοιου τύπου είναι πολύ δαπανηρές και δύσκολες. Το θέµα πρέπει να απασχολεί τον τεχνολογικό κλάδο προκειµένου να διατηρείται η αξιοπιστία σε υψηλό επίπεδο. Έχουν αρχίσει να εµφανίζονται πολλές εργασίες για την φθορά των ηλεκτρονικών, µε µεγαλύτερη έµφαση σε δοκιµές ελέγχου. ΥΛΙΚΑ Τα ηλεκτρονικά υλικά περιλαµβάνουν έναν ευρύ αριθµό µετάλλων και κραµάτων ανάλογα µε το σύστηµα και τα όργανα. Το σύστηµα ως ένα σύνολο µπορεί να περιλαµβάνει κατασκευαστικά µέταλλα όπως χάλυβες, χαλκό, νικέλιο και τα κράµατά τους, αλουµίνιο και τιτάνιο. Το σύστηµα µπορεί να περιλαµβάνει κατασκευαστικά υλικά όπως κιβώτια ή και τα υλικά για ηλεκτρονικά.. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ Τα ηλεκτρονικά κατά την χρήση τους εκτίθενται σε ένα µεγάλο αριθµό από περιβάλλοντα, εσωτερικά και εξωτερικά, που γενικά χαρακτηρίζονται ως ατµοσφαιρική έκθεση. Η συµπεριφορά τους σε διάβρωση χαρακτηρίζεται από το πραγµατικό περιβάλλον που µπορεί να είναι ευνοϊκό, µε µόνο λίγη υγρασία, σε καθαρό αέρα, σ εσωτερικό χώρο, µέχρι πολύ διαβρωτικό. Ο σχεδιασµός των ηλεκτρικών, όπως και η φύση του περιβάλλοντος είναι σηµαντικά γιατί αστοχίες σε τυπωµένα κυκλώµατα, σε ολοκληρωµένα κυκλώµατα και σε διακριτές διατάξεις έχουν σηµειωθεί και σε περιβάλλοντα µε µικρό ποσοστό υγρασίας και ρυπαντών. Τα ηλεκτρονικά τοποθετούνται συνήθως σε εσωτερικούς χώρους ή είναι προστατευµένα από την απ ευθείας επαφή µε υγρά, από ψεκασµό, βροχή, χιόνι κλπ. και ως λειτουργικό περιβάλλον εκτιµάται ότι είναι η συνήθης ατµοσφαιρική έκθεση.

Τα υλικά που χρησιµοποιούνται στην ηλεκτρονική είναι επιρρεπή σε διάβρωση σε µεγάλη ποικιλία περιβαλλόντων. Γενικά όµως η παρουσία της υγρασίας διευκολύνει την επιφανειακή προσβολή. Όταν αυξάνεται η σχετική υγρασία, πάνω στο µέταλλο δηµιουργείται ένα φιλµ υγρασίας που αυξάνει την επιφανειακή προσβολή, τις χηµικές αντιδράσεις και τη διάβρωση της επιφάνειας. Ο χρόνος που κρατά αυτή η παρουσία υγρασίας καλείται : χρόνος εφύγρανσης (time of wetness, TOW ). Όµως ο χρόνος που κρατά η εφύγρανση εξαρτάται και από άλλους παράγοντες, όπως η φύση του υλικού, η τραχύτητα της επιφάνειας και η σύσταση, η θερµοκρασία καθώς και η ατµοσφαιρική ρύπανση από διάφορους ατµοσφαιρικούς ρυπαντές. Επειδή η φύση και η σηµασία του φιλµ της υγρασίας είναι συνάρτηση πολλών και περίπλοκων συνεργιστικών αντιδράσεων µε διάφορες παραµέτρους, αυτό το θέµα έχει τραβήξει πολύ την προσοχή των επιστηµόνων µε αποτέλεσµα διάφορες και αντικρουόµενες απόψεις. Αυτή η συµπεριφορά είναι σηµαντική και όλες οι δοκιµές διάβρωσης πρέπει να σχεδιασθούν µε προσοχή ώστε να περιλαµβάνουν την επίδραση πολύπλοκων συνεργιστικών αντιδράσεων. Αλλιώς το περιβάλλον δοκιµής δεν θα προσοµοιώνει αυτό στο οποίο θα εκτεθούν τα ηλεκτρονικά. Σε µερικές περιπτώσεις υπάρχει µια κρίσιµη τιµή υγρασίας πάνω από την οποία (60% σχετική υγρασία) εµφανίζεται αυξηµένος ο ρυθµός διάβρωσης. Παρόµοια συµπεριφορά έχει περιγραφεί για τον χάλυβα σε προσβολή από το SO 2. Όµως πολλά από τα ηλεκτρονικά δεν έχουν τέτοια συµπεριφορά. Ο χαλκός σε περιβάλλον SO 2, προσβάλλεται µε σταθερούς ρυθµούς µε αυξανόµενη υγρασία, ενώ σε απουσία ρυπαντών, ο ρυθµός διάβρωσης του είναι πολύ χαµηλός έστω και σε περιβάλλον µε 100% σχετική υγρασία. Οι ιδιότητες είναι διαφορετικές για κάθε µέταλλο και συνεπώς η διάβρωση τους θα κυµαίνεται. Μια άλλη πηγή ρύπανσης είναι από χηµικά, προερχόµενα από την απαέρωση οργανικών συστατικών υλικών. Έτσι µπορεί να εκλύονται οι ατµοί από σφραγιστικά, πλαστικά και υλικά συσκευασίας, σε κλειστούς χώρους και µπορεί να αγγίξουν σηµαντικές συγκεντρώσεις. Τέτοια παραδείγµατα αποτελούν το οξικό οξύ από σιλικονούχα σφραγιστικά, θειούχοι ατµοί από πολυσουλφίδια σφραγιστικά, αµίνες από εποξειδικές ρητίνες, κλπ Μια άλλη οικογένεια ρυπαντών που προσβάλλουν τα ηλεκτρονικά είναι τα εναποµείναντα χηµικά. Αυτά γενικά εισέρχονται στις διαδικασίες κατά την παραγωγή και περιλαµβάνουν υλικά συγκόλλησης, καθαριστικές ουσίες, διαλύµατα ηλεκτροεπικαλύψεων και υλικά επεξεργασίας µετάλλων. Άλλες ουσίες περιλαµβάνουν ανθρώπινα υγρά όπως σάλιο και ιδρώτα. Πολλά απ αυτά περιέχουν χλωριόντα και µπορεί να δηµιουργήσουν µε το περιβάλλον υγρά διαβρωτικά εξ αιτίας της ύπαρξης των χλωριόντων.

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Οι κατηγορίες του χρόνου εφύγρανσης, περιλαµβάνονται στο ISO 9223, «ιάβρωση των µετάλλων-κατηγορίες περιβάλλοντος», και έχουν πινακοποιηθεί από το NORDIC RESEARCH PROJECT, που περιλαµβάνει 6 κατηγορίες, όπου τ1 εως τ3, αφορά εσωτερικούς χώρους και τ4 εως τ6 κύρια για εξωτερικούς χώρους. Για τις κατηγορίες διαβρωτικότητας έχει γίνει επεξεργασία κύρια από τον Αbbot από το Ινστιτούτο Βatelle (ΗΠΑ). Μετέπειτα πολλοί ερευνητές έχουν κάνει εισηγήσεις και έτσι συντάχθηκαν τα πρότυπα που ισχύουν για όλο τον κόσµο. Αφού η διαβρωτικότητα εξαρτάται από πολλές παραµέτρους, περιλαµβάνοντας υλικά και φυσικές και χηµικές ιδιότητες του περιβάλλοντος, η κατηγοριοποίηση πρέπει να εξαρτάται από αυτές τις παραµέτρους. Όµως η περιπλοκότητα της συνέργειας αυτών των παραµέτρων απαιτεί την παραδοχή ορισµένων απλοποιήσεων. Γενικά, χρησιµοποιούνται δύο συστήµατα κατηγοριοποιήσεως. Το ένα βασίζεται στην διάβρωση του χαλκού στο περιβάλλον. Το άλλο βασίζεται στα επίπεδα της σχετικής υγρασίας και στους ρυπαντές. Η κατηγοριοποίηση σε σχέση µε την διάβρωση του χαλκού χρησιµοποιείται γιατί ο χαλκός παρέχει µια καλή αντιπροσώπευση του πως τα µέταλλα συµπεριφέρονται σε τέτοια περιβάλλοντα ενώ ο ίδιος, ως υλικό, χρησιµοποιείται πολύ στα ηλεκτρονικά. Πολλές αναφορές περιγράφουν την χρήση του χαλκού, όπου πλακίδια χαλκού εκτίθενται για τουλάχιστον ένα µήνα ( τρεις µε δώδεκα µήνες για χαµηλά επίπεδα διαβρωτικότητας ) και το ποσοστό των προϊόντων διάβρωσης καθορίζεται από την αύξηση βάρους ή µε καθοδική αναγωγή, ή και µε τις δύο µεθόδους. Η κατηγοριοποίηση της διαβρωτικότητας επιβεβαιώνεται µε πλακίδια χαλκού, που δεν εµφανίζουν ενδείξεις διάβρωσης και επιπτώσεις στην αξιοπιστία, σε περιβάλλοντα τύπου Ι και πάνω από αυτό το όριο. Άλλοι ρυπαντές µπορεί επίσης να χρησιµοποιηθούν για να χαρακτηρίσουν τη διαβρωτικότητα, όµως ως επί το πλείστον χρησιµοποιούνται αυτά τα τρία. Το αέριο χλώριο µετατρέπεται σε υδροχλώριο σε αυτές τις δοκιµές. Μερικοί ερευνητές χρησιµοποιούν το τελικό προϊόν το υδροχλώριο, µια και είναι µία πλέον ακριβής διαδικασία. Σε µερικές περιπτώσεις τα συστήµατα κατηγοριοποίησης δεν είναι αρκετά συγκεκριµµένα και µπορούν να συσχετιστούν µε άλλες παραµέτρους. Για παράδειγµα, η συµπεριφορά των αργυρών επαφών σε περιβάλλον θειούχων ενώσεων µπορεί να συσχετισθεί µε υλικά δοκιµής από άργυρο. Γενικά όπου οι τοπικές συνθήκες κυµαίνονται κατά πολύ, ο συσχετισµός είναι πολύ αναξιόπιστος.

Μηχανισµοί ιάβρωσης Οι µηχανισµοί διάβρωσης σε ηλεκτρονικά µέρη µελετώνται εντονότατα. Επειδή τα ηλεκτρονικά ευρίσκονται συνήθως σε κλειστούς χώρους ή και σε συσκευασίες οι µηχανισµοί που οδηγούν σε διάβρωση δεν είναι εύκολο να διαφοροποιηθούν. Το πρόβληµα γίνεται πιο σύνθετο γιατί αυτές οι διατάξεις κατασκευάζονται µε πολύπλοκες διαδικασίες και από πολλά ανόµοια υλικά. Η ελαχιστοποίηση του µεγέθους και η ανάγκη για µεγάλη πυκνότητα δόµησης των στοιχείων δηµιούργησε µικρότερες ελκυστικότερες διατάξεις, που καταλαµβάνουν λιγότερο χώρο και χαρακτηρίζονται από λεπτότερες διαδροµές. Έτσι οι πιθανές επιπτώσεις του ηλεκτροχηµικού δυναµικού και των µικρών αταξιών έχουν µεγιστοποιηθεί. Οι µηχανισµοί οµοιόµορφης και τοπικής διάβρωσης είναι όλοι πολύ σηµαντικοί στα ηλεκτρονικά συστήµατα. (Επίδραση της δραστικότητας του περιβάλλοντος στους µηχανισµούς αστοχίας των ηλακτρονικών). Μερικοί όµως µηχανισµοί προσβολής είναι πολύ σηµαντικοί και αφορούν µόνο τον κλάδο των ηλεκτρονικών. ιάβρωση των διατάξεων Τα υλικά που εκτίθενται κατευθείαν στο περιβάλλον, όπως αποθήκες, ερµάρια και απαγωγείς θερµότητας, κατασκευάζονται από χάλυβα, ορείχαλκους, ψευδάργυρο, αλουµίνιο και άλλα µέταλλα µε παρόµοιες µηχανικές ιδιότητες. Οι µορφές διάβρωσης που συναντώνται σε αυτά αφορούν την συµπεριφορά των η συγκεκριµµένων µετάλλων στο περιβάλλον. Το αισθητικό µέρος παίζει µεγάλο ρόλο στην κατασκευή. Οι διάφορες µορφές της διάβρωσης, όταν εµφανιστούν και αναπτυχθούν όπως διάβρωση χαραγής, κόπωση µε διάβρωση, γαλβανική και ενδοκρυσταλλική, µπορεί να επηρεάσουν την µηχανική αντοχή της κατασκευής µειώνοντας την διατοµή της. Τα τυπωµένα κυκλώµατα περιέχουν χάλκινους αγωγούς1, µε διαχωριστικά από µονωτικά υλικά και συµπεριλαµβάνουν και άλλα µέταλλα. Αυτά τα συστήµατα είναι επιρρεπή σε διάβρωση από αποµείναντα χηµικά όπως τις ευτηκτικές ουσίες και τα αέρια που εκλύονται από τα πολυµεριζόµενα υλικά, όπως εποξειδικά και ρητίνες. Σε τέτοιες περιπτώσεις αναπτύσσεται γαλβανική διάβρωση και διάχυση µετάλλου υπό το γαλβανικό δυναµικό. Ο ερπυσµός των προϊόντων διάβρωσης και η διάχυση των µεταλλικών ιόντων δηµιουργούν συνθήκες βραχυκυκλώµατος και αστοχίας.

Οι επαφές κατασκευάζονται από µεγάλη ποικιλία υλικών, όπως χρυσός, άργυρος και κασσίτερος. Το χρυσό επίστρωµα είναι ή συνελασµένο ή ηλεκτροεπικάλυψη σε ένα φέρον µέταλλο, συνήθως αγώγιµο, όπως χαλκός. Όταν γίνεται η ηλεκτροαπόθεση, ένα στρώµα νικελίου ενεργεί ως φράγµα ιόντων. Η διάβρωση των πόρων στο ηλεκτρικοαπόθεµα του χρυσού και ο ερπυσµός των προϊόντων διάβρωσης από το χάλκινο υπόστρωµα οδηγούν σε αστοχία. Για να µειωθεί η τριβή και η επιφανειακή φθορά από την τριβή προστίθεται οξείδιο του καδµίου στο επίστρωµα του αργύρου, για επαφές µε µεγάλα ονοµαστικά φορτία. Με τον κασσίτερο, το κύριο πρόβληµα της φθοράς είναι η τριβή µε δονήσεις. Η αύξηση της αντίστασης µεταξύ των επιφανειών επαφής είναι καταστροφική και είναι το αποτέλεσµα των αντιδράσεων διάβρωσης. Οι σύνδεσµοι είναι σηµαντικά στοιχεία στα ηλεκτρονικά κυκλώµατα. Οι µηχανισµοί διάβρωσης στις διεπιφάνειές τους περιλαµβάνουν διάβρωση των πόρων, ερπυσµό των προϊόντων διάβρωσης, διάβρωση τριβής, θραύση από µηχανική καταπόνηση και οµοιόµορφη διάβρωση. Η απαίτηση για διατήρηση της ηλεκτρικής επαφής στις γειώσεις και στα προστατευτικά πλέγµατα για την ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία προϋποθέτει την αποφυγή της διάβρωσης. Γαλβανική διάβρωση που εµφανίζεται εκεί που υπάρχει διµεταλλική επαφή, µπορεί να οδηγήσει σε µια αύξηση της ηλεκτρικής αντίστασης και απώλεια στην γείωση. Το ίδιο φαινόµενο µπορεί να συµβεί στις θερµικές επαφές, όπου η αύξηση της θερµοκρασίας αυξάνει την τάση για διάβρωση. Τα ολοκληρωµένα κυκλώµατα είναι πολύ επιρρεπή στην διάβρωση εξ αιτίας των µικρών τους διαστάσεων. Ένας τύπος ολοκληρωµένου κυκλώµατος περιλαµβάνει ένα τσιπ πυριτίου προσαρτηµένου σε βάση από αλουµίνιο µε το κύκλωµα σε εξωτερικές pins και ένα πλαστικό υλικό από εποξειδικό ή σιλικόνη για ερµητικό σφράγισµα3. Αυτό χρησιµεύει να αποµονώνει το σύστηµα από το περιβάλλον. Το πλαίσιο γίνεται από χαλκό, Kovar, κράµα 42, ή νικέλιο και επιλεκτικά επιµεταλλώνεται από άργυρο ή χρυσό. Αυτό το ερµητικά κλεισµένο σύστηµα µε τους ακροδέκτες ή συγκολληµένους ή επικολληµένους, είναι πολύ πολύπλοκο και έτσι πολύ επιρρεπές σε διάφορους µηχανισµούς διάβρωσης4. Η συµπεριφορά του σφραγισµένου συστήµατος σε υγρή ατµόσφαιρα είναι συνάρτηση στην ποιότητα του σφραγίσµατος.

Οι ακροδέκτες του ολοκληρωµένου πακέτου (IC) είναι συνήθως συγκολληµένοι και επικαλυµµένοι ηλεκτρολυτικά. Ο ερπυσµός των προϊόντων διάβρωσης µπορεί να βραχυκυκλώσει τους ακροδέκτες. Επίσης, µπορεί να συµβεί θραύση από διάβρωση µε τάσεις (SCC) π.χ. στο κράµα 42, καθώς και δηµιουργία δενδριτών από κασσίτερο που θα βραχυκυκλώσουν το σύστηµα. ΟΚΙΜΕΣ ΙΑΒΡΩΣΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΤΥΠΑ Οι επιταχυνόµενες δοκιµές στα ηλεκτρονικά διαφέρουν αρκετά από τις συνήθεις επιταχυνόµενες δοκιµές. Οι συνήθεις επιταχυνόµενες δοκιµές αφορούν τα δοµικά µέρη των ηλεκτρονικών συστηµάτων όπως δοχεία και κουτιά που τα ηλεκτρονικά είναι µέσα. Όµως τα ηλεκτρόνια λειτουργούν συνήθως σε πολύ ηπιότερα περιβάλλοντα από τα συνήθη όπου οι µηχανισµοί τους και οι ρυθµοί διάβρωσης είναι µοναδικοί. Το ποσοστό διάβρωσης που µπορεί να προκαλέσει αστοχία είναι πολύ µικρό σε σχέση µε τις συνηθισµένες καταστάσεις άλλων εφαρµογών. Γι αυτό τα αποτελέσµατα των παραδοσιακών δοκιµών πρέπει να εκτιµηθούν προσεκτικά για να προσδιοριστεί κατά πόσον ισχύουν οι µηχανισµοί διάβρωσης σε πραγµατικές συνθήκες. Επίσης, καινούργιες και βελτιωµένες δοκιµές έχουν αναπτυχθεί ειδικά για ηλεκτρονικά συστήµατα. Είναι πολύ σηµαντικό να καταγραφεί ότι συστήµατα που λειτουργούν µε πόλωση µπορεί να έχουν πολύ διαφορετική συµπεριφορά σε διαφορετικές συνθήκες. Έτσι, αυτός ο παράγοντας πρέπει να συνυπολογίζεται όταν γίνονται δοκιµές διάβρωσης. Όταν αρµόζει, τα συστήµατα που δοκιµάζονται πρέπει να είναι ενεργοποιηµένα µε ηλεκτρικό πεδίο. ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΕΣ ΟΚΙΜΕΣ Οι ηλεκτροχηµικές δοκιµές είναι ένα ισχυρό εργαλείο για να προσδιοριστεί η συµπεριφορά σε διάβρωση των υλικών. Η πλέον σπουδαία εφαρµογή στα ηλεκτρονικά είναι ο προσδιορισµός του πορώδους σε ηλεκτροεπικαλύψεις ευγενών µετάλλων. Για παράδειγµα οι µετρήσεις δυναµικού διάβρωσης και οι δοκιµές µε ελεγχόµενο το δυναµικό, χρησιµοποιούνται για προσδιορισµό του πορώδους σε ηλεκτροαποθέσεις χρυσού σε χαλκό/ νικέλιο. Είναι δυνατό να σταθµιστούν οι τεχνικές, ώστε να υπολογιστεί το εκτεθειµένο µέταλλο βάσης και να υπολογιστεί το πορώδες6. Οι

τεχνικές µε το δυναµικό έχουν το πλεονέκτηµα της απλοποίησης και υψηλής ευαισθησίας σε πολύ χαµηλά επίπεδα πορώδους. Οι ηλεκτροχηµικές τεχνικές είναι πολύτιµες στην εκτίµηση και επιλογή τασιενεργών- καθαριστικών ουσιών που δεν είναι καταστοφικά σε ηλεκτρονικά στοιχεία, προσπαθώντας να περιοριστεί η χρήση από την βιοµηχανία των χλωριοφθοριοανθρακικών ενώσεων προς την χρήση υδατοδιαλυτών ουσιών. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΟΚΙΜΕΣ Οι περιβαλλοντικές δοκιµές χωρίζονται σε δύο οµάδες ανάλογα µε τις πληροφορίες που παρέχουν. Η πρώτη οµάδα περιλαµβάνει τις δοκιµές που δεν έχουν άλλο διαβρωτικό στοιχείο από υγρασία και οξυγόνο. Τέτοιες δοκιµές είναι έκθεση σε συνεχή υγρασία, κύκλοι θερµοκρασίας και κύκλοι θερµοκρασίας/υγρασίας. Γι αυτές τις δοκιµές το επίπεδο καθαρότητας της επιφάνειας του δοκιµίου (αποµείναντα χηµικά), είναι µεγίστης σηµασίας. Οι ερωτήσεις που απαντώνται µε αυτές τις δοκιµές είναι : µπορεί να αλλαχθεί ένα υλικό συγκόλλησης χωρίς να δηµιουργήσει συνθήκες διάβρωσης; υπάρχει διαβρωτική ουσία στην οργανική ένωση, π.χ. σε εποξειδικό, που θα δώσει αέριο και θα διαβρώσει τα γειτονικά ηλεκτρονικά; είναι αρκετή η διεργασία του καθαρισµού, ώστε να αποµακρυνθούν όλες οι ξένες ουσίες; θα συµβεί διάβρωση κατά την αποθήκευση, µεταφορά και διακίνηση; θα αλλάξουν οι ηλεκτρικές ιδιότητες στα µονωτικά υλικά από την διείσδυση υγρασίας; θα µείνει το ηλεκρονικό σύστηµα ερµητικά κλειστό; Όταν γίνεται η πρώτη σειρά δοκιµών ( µε υγρασία και οξυγόνο) πρέπει να αποφεύγεται η δυνατότητα διείσδυσης στον θάλαµο δοκιµής ρυπαντών που θα επηρεάσουν το σύστηµα. Πολύ µικρή ποσότητα από υδρόθειο και υδροχλώριο θα επηρεάσουν την διάβρωση των περισσοτέρων ηλεκτρονικών. Γενικά η δοκιµή µη υγροποιούµενης υγρασίας γίνεται σε θάλαµο µε υψηλή σχετική υγρασία και θερµοκρασία για ένα επιλεγµένο χρονικό διάστηµα. Το πλέον κοινό για τα ολοκληρωµένα είναι δοκιµή σε: 85 ο C- 85% RH- µε πόλωση ( THB). Οι θερµικές δοκιµές, θερµές ή ψυχρές, γίνονται για να δώσουν πληροφορίες για τα ηλεκτρονικά σε χρήση ή αποθήκευση σε σχέση µε την θερµοκρασία.

Η χρήση δοκιµών κυκλικής υγρασίας, κυκλικής θερµοκρασίας και κυκλικής πόλωσης είναι κοινή, ώστε να εφαρµόζονται συνθήκες συµπύκνωσης, στρέβλωσης, ηλεκτρόλυσης, και για να προσδιοριστούν οι συνθήκες πρόσφυσης των επιστρωµάτων. Ο συνδυασµός της φυσικής στρέβλωσης από την κυκλική επιβολή θερµοκρασίας και υγρασίας, που δηµιουργεί υγροποίηση και επιβολή πόλωσης, που δηµιουργεί διάχυση είναι σπουδαία για τον προσδιορισµό της αντίστασης και την επίδραση της υγρασίας στα ηλεκτρονικά. Η δεύτερη οµάδα δοκιµών απαντά περίπου στις παρακάτω ερωτήσεις : τα επιλεγµένα υλικά είναι ευαίσθητα στους αέριους ρυπαντές; τα επιστρώµατα εµποδίζουν αποτελεσµατικά το διαβρωτικό περιβάλλον; είναι τα κουτιά των ηλεκτρονικών µε αρκετή αντοχή στην διάβρωση για να εµποδίζουν την διάβρωση των συστηµάτων που περικλείουν; Αυτή η οµάδα δοκιµών εισάγει το διαβρωτικό στοιχείο σε συνδυασµό µε αλατονέφωση και θάλαµο µε διαβρωτικά αέρια. Οι θάλαµοι αλατονέφωσης είναι οι πλέον χρησιµοποιούµενοι για συστήµατα ηλεκτρονικών. Αν και η αλατονέφωση δεν συνιστάται για δοκιµές σε ηλεκτρονικά επειδή οι µηχανισµοί διάβρωσης δεν είναι αντιπροσωπευτικοί αυτών που παρατηρούνται στην πράξη, η διαβρωτική θαλάσσια ατµόσφαιρα έχει σχέση µε την επίδραση του περιβάλλοντος σε θαλάσσιο και περιβάλλον ορυκτού άλατος που χρησιµοποιείται στους δρόµους ως αντιπηκτικό για τους πάγους. Έτσι, η δοκιµή εξετάζει την ανθεκτικότητα των κατασκευών από µέταλλο, των επιστρωµάτων των ηλεκτρικών διακοπτών και συνδέσµων, των καλωδίων και των συστηµάτων διανοµής. Έχει αναγνωριστεί ότι οι δοκιµές µε ένα αέριο δεν αντιπροσωπεύουν τις συνθήκες όπου εκτίθενται τα ηλεκτρονικά. Οι τελευταίες έρευνες προσανατολίζονται σε δοκιµές µε περιβάλλοντα που έχουν πολλά αέρια σε ροή που µιµούνται τα συνεργιστικά φαινόµενα που συναντώνται στην πράξη της έκθεσης των ηλεκτρονικών. Και στις δύο οµάδες δοκιµών που περιγράφησαν, θα πρέπει να περιλαµβάνονται στα πειράµατα των θαλάµων και πρότυπα δοκίµια που χρησιµεύουν για να δώσουν αξιοπιστία στην δοκιµή και µε αναπαραγωγήσιµα αποτελέσµατα. οκίµια χαλκού είναι πολύ αντιπροσωπευτικά των καταστάσεων, αφού ο χαλκός χρησιµοποιείται πολύ στις κατασκευές των ηλεκτρονικών, είναι ευαίσθητος στα περισσότερα διαβρωτικά περιβάλλοντα και το πάχος του προϊόντος διάβρωσης µπορεί εύκολα να υπολογισθεί µε κουλοµετρική αναγωγή. Μπορεί να χρησιµοποιηθούν συστήµατα δοκιµίων ελέγχου µε ήδη δοκιµασµένη συµπεριφορά για να ελεγχθούν οι µετρήσεις.

Αυτού του είδους η πληροφορία επιτρέπει την αξιολόγηση και την αξιοπιστία των αποτελεσµάτων του θαλάµου. Υπάρχουν χιλιάδες δοκιµές που έχουν υιοθετηθεί από οργανισµούς για συγκεκριµένες αξιολογήσεις της συµπεριφοράς των ηλεκτρονικών. Μερικές είναι συγκεκριµένες, όπως του νιτρικού οξέως για πορώδες σε επιχρύσωση, ( ISO 4524/2), για επίδραση κραδασµών ( IEC 68-2-6 ), για θερµοκρασία ( IEC 68-2-14), για συγκολλήσεις ( IEC 68-2-20), και για συγκολλησιµότητα ( IEC 68-2-54). Φυσικά τα διάφορα εργαστήρια προσαρµόζουν τις δοκιµές τους για τις συγκεκριµένες ανάγκες τους και η τεχνική βιβλιογραφία περιγράφει τις συνθήκες. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΙΑΒΡΩΣΗΣ Η σπουδαιότητα των δοκιµών και ελέγχου της επιφάνειας µε διάφορες µεθόδους είναι πρωταρχικής σηµασίας. Έτσι, λύνονται προβλήµατα και αναγνωρίζονται µηχανισµοί διάβρωσης σε απλά ή πολύπλοκα συστήµατα. Τεχνικές χηµικής ανάλυσης περιλαµβάνουν τις φασµατοσκοπίες υπερύθρου, υπεριώδους, και RAMAN, περίθλαση ακτινών Χ, φασµατοσκοπίες εκποµπής και µάζας, αέριο και υγρά χρωµατογραφία και οπτικό, ηλεκτρονικό και tunneling µικροσκόπιο7. Οι αναλύσεις επιφανειών περιλαµβάνουν ηλεκτρονική µικροανάλυση, Auger, φασµατοσκοπία µάζης δευτερευόντων ιόντων (SIMSsecondary ion mass spectroscopy ) και φασµατοσκοπία σκέδασης ιόντων. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η περιβαλλοντική επίδραση στα ηλεκτρονικά έχει αποκτήσει µεγάλη σηµασία στην αξιοπιστία τους. Αναφέρθηκαν οι τύποι των περιβαλλόντων που επηρεάζουν. Το αντικείµενο είναι µοναδικό γιατί αναφέρεται σε διάβρωση που λαµβάνει χώρα εντός περιβληµάτων και συνήθως σε εσωτερικούς χώρους. Επίσης, µερικοί µηχανισµοί είναι µοναδικοί εφόσον α ηλεκτρονικά προσβάλλονται και όταν ευρίσκονται σε λειτουργία υπό συνθήκες δυναµικού (bias), που αυτόµατα επηρεάζεται το φαινόµενο της διάβρωσης.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1.Ηenricksen J., Hienonen R., Imrell T., et al, Corrosion of Electronics, Bulletin No 102, Swedish Corrosion Institute, Stockolm, Sweden, 1991. 2.Corrosion of Electronic Materials and Devices, J. Sinclair, Ed. PV91-2, The Electrochemical Society, Pennigton, N.J., 1991. 3.Electronic Connector Handbook : Theory and Applications ( Electronic Packaging and Interconnection Series ), Robert S. Mroczkowski, 1997. 4.Electronic Systems Quality Management Handbook (Electronic Packaging and Interconnection Series) Marsha Ludwig-Becker, Editor, 1997.