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| 編輯推薦： |
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。
本书详细介绍了电子材料在各类环境中的腐蚀特征，透彻分析了污染物、颗粒物、电场和磁场等对电子材料腐蚀行为的影响和腐蚀机制，以及PCB的腐蚀行为与机理；建立了多因素作用下电子材料腐蚀失效规律和理论模型，为电子设备系统中电子电路和电子元器件的选材、设计、制造、防护和维修等提供理论指导。
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| 內容簡介： |
本书详细介绍了电子材料在各类环境中的腐蚀特征，透彻分析了污染物、颗粒物、电场和磁场等对电子材料腐蚀行为的影响和腐蚀机制，以及PCB的腐蚀行为与机理；建立了多因素作用下电子材料腐蚀失效规律和理论模型，为电子设备系统中电子电路和电子元器件的选材、设计、制造、防护和维修等提供理论指导。
本书适合从事材料腐蚀与防护、表面技术以及电子材料相关研究的技术人员、师生阅读参考。
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| 關於作者： |
李晓刚，北京科技大学，教授 博导，北京科技大学新材料技术研究院副院长、教授、博导，政府特殊津贴获得者，国家海洋腐蚀973首席科学家 ，北京市百名科技领军人物 。
李晓刚教授是我国科技条件平台建设和科学数据共享工程的推动者之一。建设了中国的材料腐蚀与防护数据库中国腐蚀与防护网，完全实现数据网络共享和信息日常服务 。
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| 目錄：
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第1章 电子材料腐蚀研究进展
1.1 电子材料腐蚀的影响因素 1
1.1.1 相对湿度 1
1.1.2 温度 2
1.1.3 污染气体 2
1.1.4 电场和磁场 4
1.1.5 灰尘与雾霾 4
1.1.6 微生物 5
1.2 电子材料的大气环境腐蚀机理 6
1.2.1 薄层液膜下腐蚀特点 6
1.2.2 薄层液膜下大气腐蚀的电化学特征 7
1.3 电子材料的腐蚀类型 8
1.3.1 电偶腐蚀 8
1.3.2 微孔腐蚀 9
1.3.3 爬行腐蚀 11
1.3.4 电化学迁移 12
1.3.5 缝隙腐蚀和沉积物下的腐蚀 13
1.3.6 振动腐蚀 13
1.4 典型电子材料的腐蚀特征 14
1.4.1 铜腐蚀特征 14
1.4.2 镍腐蚀特征 14
1.4.3 锡腐蚀特征 15
1.4.4 金腐蚀特征 16
1.4.5 银腐蚀特征 16
参考文献 16
第2章 电子材料大气腐蚀失效机制分析
2.1 试验方法 20
2.1.1 试验材料及样品制备 20
2.1.2 高浓度H2S气体试验装置 21
2.1.3 中性盐雾试验方法 21
2.1.4 扫描Kelvin探针技术 22
2.2 湿H2S环境中PCB焊点腐蚀的电化学迁移行为 22
2.2.1 PCB焊点的腐蚀形貌 22
2.2.2 PCB焊点腐蚀产物分析 22
2.2.3 PCB焊点腐蚀的电化学迁移机理 24
2.3 湿H2S环境中PCB通孔处的晶须生长行为 26
2.3.1 PCB通孔处的腐蚀行为 26
2.3.2 PCB通孔处晶须生长机制 27
2.4 湿H2S环境中PCB接插件处的腐蚀行为 28
2.4.1 PCB接插件处的腐蚀形貌 28
2.4.2 PCB接插件处腐蚀产物分析 28
2.4.3 PCB接插件处的腐蚀机理 29
2.5 盐雾环境中锡铅焊点的电偶腐蚀行为 30
2.5.1 铜锡铅焊点的腐蚀形貌 30
2.5.2 铜锡铅焊点的微区电化学规律 33
2.5.3 铜锡铅焊料电偶腐蚀机理 36
参考文献 37
第3章 电子材料在H2S作用下的腐蚀行为
3.1 H2S气体作用下的PCB腐蚀行为 39
3.1.1 PCB-Cu的腐蚀行为 39
3.1.2 PCB-ImAg的腐蚀行为 41
3.2 H2S作用下PCB腐蚀电化学机理 42
3.2.1 PCB-Cu的电化学机理 42
3.2.2 PCB-ImAg的电化学机理 46
参考文献 49
第4章 电子材料在盐雾环境中的腐蚀行为
4.1 PCB-Cu在盐雾环境中的腐蚀行为 50
4.1.1 腐蚀宏观形貌 50
4.1.2 腐蚀产物分析 50
4.1.3 腐蚀电化学机制 52
4.2 PCB-ImAg在盐雾环境中的腐蚀行为 53
4.2.1 腐蚀宏观形貌 53
4.2.2 腐蚀产物分析 54
4.2.3 腐蚀电化学机制 54
4.3 PCB-HASL在盐雾环境中的腐蚀行为 56
4.3.1 腐蚀宏观形貌 56
4.3.2 腐蚀产物分析 57
4.3.3 腐蚀电化学机制 58
4.3.4 腐蚀失效机制 59
4.4 PCB-ENIG在盐雾环境中的腐蚀行为 61
4.4.1 腐蚀宏观形貌 61
4.4.2 腐蚀产物分析 61
4.4.3 腐蚀电化学机制 63
4.4.4 腐蚀失效机制 63
参考文献 64
第5章 电子材料在含SO2盐雾条件下的腐蚀行为
5.1 试验方法 66
5.1.1 试验材料及装置 66
5.1.2 含SO2盐雾试验方法 67
5.1.3 分析方法 67
5.2 PCB-Cu在含SO2盐雾环境中的腐蚀行为 67
5.2.1 腐蚀形貌 67
5.2.2 交流阻抗谱分析 69
5.2.3 Kelvin电位 70
5.3 PCB-ImAg在含SO2盐雾环境中的腐蚀行为 71
5.3.1 腐蚀形貌 71
5.3.2 交流阻抗谱分析 73
5.3.3 Kelvin电位 75
5.4 PCB-ENIG在含SO2盐雾环境中的腐蚀行为 76
5.4.1 腐蚀形貌 76
5.4.2 交流阻抗谱分析 78
5.4.3 Kelvin电位 79
5.5 PCB-HASL在含SO2盐雾环境中的腐蚀行为 81
5.5.1 腐蚀形貌 81
5.5.2 交流阻抗谱分析 82
5.5.3 Kelvin电位 84
参考文献 86
第6章 大气颗粒物作用下的腐蚀行为与机理
6.1 北京地区颗粒物腐蚀行为与机理 88
6.1.1 颗粒物形貌与成分 88
6.1.2 颗粒物腐蚀形貌 89
6.1.3 腐蚀产物分析 94
6.1.4 腐蚀机理分析 96
6.2 吐鲁番颗粒物腐蚀行为与机理 97
6.2.1 吐鲁番地区环境气候特点 97
6.2.2 颗粒物形貌与成分 98
6.2.3 腐蚀表面形貌分析 99
6.2.4 腐蚀产物分析 102
6.2.5 腐蚀机理分析 104
参考文献 105
第7章 微生物作用下的腐蚀行为与机理
7.1 枯草芽孢杆菌腐蚀行为与机理 106
7.1.1 枯草芽孢杆菌生长特征 107
7.1.2 枯草芽孢杆菌腐蚀特点 108
7.1.3 枯草芽孢杆菌腐蚀电化学 111
7.1.4 枯草芽孢杆菌腐蚀机理 114
7.2 蜡状芽孢杆菌腐蚀行为与机理 115
7.2.1 蜡状芽孢杆菌生长特征 116
7.2.2 蜡状芽孢杆菌腐蚀特点 117
7.2.3 蜡状芽孢杆菌腐蚀电化学 122
7.2.4 蜡状芽孢杆菌腐蚀机理 123
7.3 典型霉菌腐蚀行为与机理 125
7.3.1 曲霉属菌代谢产物 126
7.3.2 曲霉属菌在铜和锡表面生长规律 126
7.3.3 曲霉属菌腐蚀特点 129
7.3.4 曲霉属菌腐蚀机理 130
参考文献 134
第8章 电子材料在电场作用下的腐蚀行为
8.1 不同电压作用下的PCB腐蚀行为 137
8.1.1 PCB-Cu腐蚀行为 137
8.1.2 PCB-ImAg腐蚀行为 139
8.1.3 PCB-ENIG腐蚀行为 142
8.1.4 PCB-HASL腐蚀行为 144
8.2 不同线间距对PCB腐蚀行为的影响 147
8.2.1 PCB-Cu腐蚀行为 147
8.2.2 PCB-ImAg腐蚀行为 149
8.2.3 PCB-ENIG腐蚀行为 151
8.2.4 PCB-HASL腐蚀行为 153
8.2.5 腐蚀短路与盐的聚集 153
8.3 不同湿度加电压对PCB腐蚀行为的影响 155
8.3.1 不同厚度薄液膜下PCB-CuPCB-ENIG电化学迁移行为 155
8.3.2 不同厚度薄液膜下PCB-ImAgPCB-HASL电化学迁移行为 163
参考文献 171
第9章 电子材料在磁场作用下的腐蚀行为
9.1 铜及合金在NaCl溶液中的腐蚀行为 174
9.1.1 紫铜在NaCl溶液中的腐蚀行为 174
9.1.2 紫铜在NaCl溶液中的电化学机理 177
9.2 铜及合金在NaHSO3溶液中的腐蚀行为 178
9.2.1 有无磁场对黄铜和紫铜的电化学行为影响 178
9.2.2 磁场强度对黄铜和紫铜的电化学行为影响 181
9.2.3 磁场对腐蚀形貌影响 184
参考文献 192
第10章 电子材料在液滴下的腐蚀行为与机理
10.1 液滴下PCB腐蚀试验方法 194
10.2 液滴下PCB腐蚀行为 195
10.2.1 腐蚀形貌 195
10.2.2 腐蚀产物分析 195
10.2.3 Kelvin电位 198
10.3 液滴下腐蚀机理 202
参考文献 204
第11章 电子材料在薄液膜下的腐蚀机理
11.1 薄液膜试验方法 207
11.2 PCB-Cu在薄液膜环境下的电化学腐蚀机理 208
11.2.1 阴极极化曲线 208
11.2.2 电化学交流阻抗 210
11.3 PCB-ENIG在薄液膜环境下的电化学腐蚀机理 212
11.3.1 腐蚀微观形貌 212
11.3.2 阴极极化曲线 213
11.3.3 电化学交流阻抗 215
11.4 PCB-HASL在薄液膜环境下的电化学腐蚀机理 217
11.4.1 阴极极化曲线 217
11.4.2 电化学交流阻抗 219
参考文献 221
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| 內容試閱：
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材料同信息工程、能源工程及生物工程并称为当今世界新技术革命的四大支柱。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。随着科学技术的发展，电子设备越来越多地应用于工业自动化控制系统、军事指挥系统、社会保障服务系统和家庭生活等各个方面。它们的运行状况直接关系到工业自动化和军事指挥系统的可靠性，以及社会和生活服务系统的稳定性。
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，而肉眼难以观察到的或者只有在显微镜下才能观察到的微量腐蚀产物就可能造成连接器或连接材料的失效。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防腐蚀的难度，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。
电子设备的使用环境90％以上是在大气环境，电子材料的金属表面上一旦形成薄液膜则开始发生腐蚀电化学反应，特别是当存在SO2、H2S和NOx等污染气体，以及表面防护中使用的有机化合物分解产生气体和有机酸时，电子材料会快速腐蚀，导致器件功能丧失殆尽，造成整体系统的崩溃。即使在大气环境中存在10-9级浓度的SO2、H2S和NOx等有害气体，也会造成电子设备的严重腐蚀，导致电子设备故障。例如，2007～2009年，国内某大型金融企业主机房价值2亿元的电子设备连续三年发生含硫大气腐蚀，导致电路板金属发生露点腐蚀、器件引脚开路，造成大量存储数据的丢失，严重威胁到金融安全、企业效益和客户利益。此外，附着在金属表面上的含盐的各种尘埃不仅有助于水膜的形成，而且还会加速腐蚀反应。尘埃中含有SO2-4、NO-3 Cl-等水溶性成分, 当尘埃附着在连接器和触点等部位上，在一定的湿度（40%RH）下将发生腐蚀。当电子设备在高湿（80%～100% RH）环境下使用时，还面临着细菌、霉菌等微生物腐蚀的危险。电子元器件的使用还处于电场和磁场共同作用下的复杂环境中，外界电场和磁场对带电粒子在薄液膜中迁移、扩散以及沉积的影响十分显著，会加速电子材料的腐蚀过程。因此，电子材料发生的腐蚀比一般的环境损伤发展得更快速，后果更加严重，而且更加难以预防。
电子电路和元器件的微型化和高度集成化，以及世界范围内污染气体浓度的增加，电子材料面临着更复杂的电场、磁场和污染物浓度环境；工作条件更加苛刻，腐蚀问题更加严重。然而，关于电子材料环境试验方法、微量腐蚀产物分析手段、微区腐蚀电化学特征以及失效评价方法等方面的研究工作目前基本处于探索阶段。因此，开展模拟电子设备使用环境下电子材料的腐蚀行为试验研究，建立多因素作用下电子材料腐蚀失效规律和理论模型，具有重要的理论价值和实际意义，可为电子设备系统中电子电路和电子元器件的选材、设计、制造、防护和维修等提供理论指导。
本书分为11章，第1章概括了电子材料腐蚀研究进展；第2章介绍了电子材料大气腐蚀失效机制分析；第3章至第5章详细阐述了电子材料在H2S作用下的腐蚀行为、电子材料在盐雾环境中的腐蚀行为、电子材料在含SO2盐雾条件下的腐蚀行为；第6章介绍了大气颗粒物作用下的腐蚀行为与机理；第7章介绍了微生物作用下的腐蚀行为与机理；第8章和第9章重点介绍了电子材料在电场和磁场作用下的腐蚀行为；第10章和第11章介绍了电子材料在液滴下的腐蚀行为与机理和电子材料在薄液膜下的腐蚀机理。
此外，为方便读者对比、参照，书中图片对应的彩色照片可以扫描下方二维码直接免费查阅。
本系列研究工作是在国家自然科学基金面上项目（No. 51671027和51271032）、国家自然科学基金重点项目（No. 51131005）、航空工业基金项目（No. 2011ZD74003）和科技部科技基础条件平台项目（2005DKA10400）的共同资助下完成的，在此一并感谢！
本书由北京科技大学肖葵研究员、航天材料及工艺研究所邹士文高级工程师、北京科技大学李晓刚教授、北京科技大学董超芳教授编著。李晓刚教授对全书进行了细致的审核。特别感谢易盼博士、丁康康硕士、胡静硕士、颜利丹硕士、胡玉婷博士、白子恒博士、刘茜博士、郑文茹硕士、高雄硕士、熊睿琳硕士等在电子材料腐蚀机理研究方面做了大量细致的研究工作，同时也感谢张婷、张亦凡、毛成亮、王旭、蒋立、董鹏飞、李雪鸣、王吉瑞、薛伟、李曌亮、冯亚丽、白苗苗、宋嘉良、陈俊航等同学的工作。
由于受工作和认识的局限，书中不足之处难免，希望读者赐教与指正。
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