一种多功能电化学迁移分析装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多功能电化学迁移分析装置及方法，包括铁架台，所述铁架台底部置有试样固定组件，所述铁架台上试样固定组件的上方设置有液膜控制组件和电路测试组件；所述电路测试组件包括试样板、待测电极、排针、液滴限位板、图像采集器、显微镜头、数据采集系统、电化学工作站；所述液膜控制组件包括溶液槽、微量注射泵、液滴注射器、测高仪、通路探针、电源、通路指示器。本发明专利技术通过改良水滴法和薄液膜法有效地模拟电子器件服役工况及其电化学迁移过程并进行原位实时监测，通过液滴限位板进行改良水滴法的电化学迁移实验，在传统水滴法控制液滴体积的基础上达到限定液滴扩散位置、控制液膜厚度和消除反光的效果。制液膜厚度和消除反光的效果。制液膜厚度和消除反光的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能电化学迁移分析装置及方法


[0001]本专利技术涉及电子测试
，具体为一种多功能电化学迁移分析装置及方法。

技术介绍

[0002]电化学迁移是指在电子产品内部距离较近的两个金属电极之间，具有一定的电压且环境湿度较大的情况下发生的失效行为。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，此外这也将导致元器件发热，严重时发生元器件的烧毁甚至火灾事故。目前电子器件的电化学迁移分析装置主要基于薄液膜法和水滴法。其存在的主要问题有如下三个方面：1.传统水滴法中滴加的恒定体积液滴直接接触到试样板，液滴的厚度和形状难以控制。液滴厚度的不均匀导致实验过程中液滴边缘位置容易出现局部浓度梯度较大的现象，在原位观测过程中容易出现反光，也会影响枝晶萌生位点；2.在实验过程中，传统薄液膜法中溶液挥发会导致薄液膜厚度降低，难以达到在实验过程中实时控制液膜厚度的目的；3.试样制备过程繁琐且与实际工业生产中采用的电路板材质和结构相差较大。目前电子器件的电化学迁移分析装置在制备试样过程中首先需要对待测电极材料进行抛光并在底部焊接导线引出电路，之后按照一定间距采用环氧树脂进行镶嵌试样的制备，该制备方法与实际使用的电子器件生产方式差距较大，无法达到模拟电子器件服役工况的目的。
[0003]现有技术如公开号为CN113218857A的专利文献公开了一种电子产品电化学迁移微区电化学分析装置及方法，该技术中样品与恒压源电化学工作站采用两电极方式连接，电化学工作站连接的探头式电化学笔底面与试样的阳极侧或阴极侧液滴相接触，通过操作面板控制注射器进行微液滴的滴加，通过数显控制面板改变密闭环境模拟容器中的环境参数。然而，样品在密闭环境模拟容器中直接连接电路的方式在实验过程中存在电路短接的可能，液滴的蒸发也会导致探头式电化学笔与试样之间的通路受到影响。同时，直接对样品表面进行液滴的滴加存在原位观察中的反光问题，并且无法控制液滴形状和液膜厚度。现有技术如公开号为CN103344691B的专利文献公开了一种水滴式电化学迁移实验测试系统，该系统配备的滴水装置在样片上滴下规定重量的水滴，接着控制样片快速移动到视频采集装置下方，拍摄发生在样片上导线间的电化学迁移现象并发送回计算机存储、实时显示。该测试系统能够自动控制实验所需的滴水操作和滴水量，但是对于滴加液滴的形状和位置仍然无法实现精确控制，拍摄样片上导线间的电化学迁移现象时难以避免液滴的反光现象。现有技术如公开号为CN113376239A的专利文献公开了一种用于功率封装的电化学迁移测试方法及装置，其基板上采用高温胶带固定出待测试区域，之后将液体滴入高温胶带固定的待测试区域。该方法可以在一定程度上控制液膜的形态与厚度，但是高温胶带的粘结方式难以保证液膜厚度的均匀性和可控性，并且实验过程中高温胶带残胶与溶液接触可能对实验结果造成影响。
[0004]因此，现存的电化学迁移分析装置和方法均有诸多不足，需要一种能够模拟电子器件真实服役情况，能够有效控制液滴尺寸形状，能够实时调控薄液膜厚度的装置解决上
述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种多功能电化学迁移分析装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多功能电化学迁移分析装置，包括铁架台，所述铁架台底部设置有试样固定组件，所述铁架台上试样固定组件的上方设置有液膜控制组件和电路测试组件；
[0007]所述电路测试组件包括试样板、待测电极、排针、液滴限位板、图像采集器、显微镜头、数据采集系统、电化学工作站；
[0008]所述液膜控制组件包括溶液槽、微量注射泵、液滴注射器、测高仪、通路探针、电源、通路指示器；
[0009]所述试样固定组件包括磁吸底座、霞林柱、水平仪、固定夹、水平旋钮。
[0010]优选的，所述铁架台上设置有四个水平旋钮，四个所述水平旋钮的上端设置有磁吸底座，所述磁吸底座上侧设置有安装溶液槽，所述溶液槽内安装有四个霞林柱和试样板，所述铁架台上溶液槽的上方设置有显微镜头、测高仪。
[0011]优选的，所述试样板上印制有待测电极，所述试样板的布线与排针连通，且与电化学工作站连接。
[0012]优选的，所述微量注射泵连接液滴注射器，所述固定夹将液滴注射器固定在溶液槽中，所述通路探针直接浸入溶液槽中的液位以下，所述通路探针和测高仪经导线连接至电源和通路指示器。
[0013]优选的，四个所述霞林柱通过磁力与磁吸底座保持相对静止，四个所述霞林柱安装在试样板的四角。
[0014]一种多功能电化学迁移分析装置的使用方法，包括以下步骤：
[0015]S1、将试样板放置在丙酮溶液中，在超声波清洗仪中进行清洗分钟并烘干，在排针插孔位置焊接排针并在试样板正反面缝隙处进行环氧树脂密封，对于需要进行改良水滴法的试样板上方固定预先在待测电极位置打孔的热熔胶膜，之后在70～95℃的温度下将液滴限位板和试样板压制贴合10
‑
20s，所述试样板上的待测电极表面处理为有铅喷锡、无铅喷锡、沉银、沉金、裸铜中的一种；液膜限位板厚度为.0.8
‑
1.6mm；
[0016]S2、将处理完成的试样板通过霞林柱固定在溶液槽中，调整试样板位置并使试样板上待测电极正对显微镜头，利用杜邦线连接电化学工作站和排针，其中电化学工作站的工作电极连接待测电极的正极端，参比电极和辅助电极连接待测电极的负极端，将水平仪放置在试样板上，通过调整水平旋钮使试样板保持水平；
[0017]S3、配制实验所需溶液并倒入溶液槽使液面位置接近试样板平面，将剩余溶液加入微量注射泵，对于需要进行改良水滴法实验的情况，将液滴注射器与固定夹位置调整至正对待测电极并滴加恒定体积的液滴；对于需要进行薄液膜法实验的情况，将液滴注射器插入溶液槽中溶液液位以下，所述实验所需溶液包括去离子水、氯化钠、己二酸、戊二酸溶液中的一种或两种混合溶液；液滴的滴加体积为2
‑
5μL；
[0018]S4、对于需要进行薄液膜法实验的情况，将测高仪提前上升至距离试样板平面恒
定高度，操作微量注射泵进行溶液注入，直至通路指示器显示导通，则该液位高度即为薄液膜厚度，在实验过程中继续操作微量注射泵保持通路指示器的导通，所述薄液膜厚度为50
‑
1000μm；
[0019]S5、设置电化学工作站至恒电位极化模式并开始实验，在实验过程中观察记录数据采集系统中的微观图像和电流时间曲线；
[0020]S6、设置电化学工作站至恒电位极化模式并开始实验，在实验过程中观察记录数据采集系统中的微观图像和电流时间曲线。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1、本专利技术能够通过改良水滴法和薄液膜法有效地模拟电子器件服役工况及其电化学迁移过程并进行原位实时监测，通过液滴限位板进行改良水滴法的电化学迁移实验，在传统水滴法控制液滴体积的基础上达到限定液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能电化学迁移分析装置，包括铁架台(1)，其特征在于：所述铁架台底部设置有试样固定组件，所述铁架台上试样固定组件的上方设置有液膜控制组件和电路测试组件；所述电路测试组件包括试样板(2)、待测电极(3)、排针(4)、液滴限位板(5)、图像采集器(6)、显微镜头(7)、数据采集系统(8)、电化学工作站(9)；所述液膜控制组件包括溶液槽(10)、微量注射泵(11)、液滴注射器(12)、测高仪(13)、通路探针(14)、电源(15)、通路指示器(16)；所述试样固定组件包括磁吸底座(17)、霞林柱(18)、水平仪(19)、固定夹(20)、水平旋钮(21)。2.根据权利要求1所述的一种多功能电化学迁移分析装置，其特征在于：所述铁架台(1)上设置有四个水平旋钮(21)，四个所述水平旋钮(21)的上端设置有磁吸底座(17)，所述磁吸底座(17)上侧设置有安装溶液槽(10)，所述溶液槽(10)内安装有四个霞林柱(18)和试样板(3)，所述铁架台(1)上溶液槽(10)的上方设置有显微镜头(7)、测高仪(13)。3.根据权利要求2所述的一种多功能电化学迁移分析装置，其特征在于：所述试样板(2)上印制有待测电极(3)，所述试样板(2)的布线与排针(4)连通，且与电化学工作站(9)连接。4.根据权利要求3所述的一种多功能电化学迁移分析装置，其特征在于：所述微量注射泵(11)连接液滴注射器(12)，所述固定夹(20)将液滴注射器(12)固定在溶液槽(10)中，所述通路探针(14)直接浸入溶液槽(10)中的液位以下，所述通路探针(14)和测高仪(13)经导线连接至电源(15)和通路指示器(16)。5.根据权利要求4所述的一种多功能电化学迁移分析装置，其特征在于：四个所述霞林柱(18)通过磁力与磁吸底座(17)保持相对静止，四个所述霞林柱(18)安装在试样板(2)的四角。6.一种多功能电化学迁移分析装置的使用方法，包括权利要求1所述的一种多功能电化学迁移分析装置，其特征在于，包括以下步骤：S1、将试样板(2)放置在丙酮溶液中，在超声波清洗仪中进行清洗10分钟并烘干，在排针插孔位置焊接排针(4)并在试样板...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚军，汪科宇，陈卓，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：