離子色譜法測定PCB板表面7種陰離子

黃小亞，劉化玲，張谷一，牛麗川

（國家廣播電視產品質量監督檢驗中心，北京 100015）

1 離子色譜法簡介

在電子電氣產品飛速發展的今天，印制電路板（簡稱PCB板）廣泛用于電子電氣產品。但PCB板在生產過程中使用大量的化學品，其殘留的某些無機陰離子對電路板的絕緣性能、使用壽命等有很大影響。如：Cl-含量過高會造成電化學腐蝕，同時可能導致漏電；Br-會加速鋁材的氧化和腐蝕；殘留的SO42-也會造成腐蝕或電路板上的晶體生長[1]。因此，PCB板的供應商及使用商均把離子表面潔凈度作為質量控制的一項重要指標。

目前，測定離子的主要方法有溶劑提取液電阻率測試法（ROSE）、表面絕緣電阻測量法（SIR）和離子色譜法（IC）[2]。溶劑提取液電阻率測試法是以異丙醇-水（體積比3∶1）為測試提取溶液，沖洗PCB板表面并使殘留在表面上的污染物溶解到測試提取溶液中。溶入測試提取液中的離子含量與其電阻率具有反比函數關系，通過測定電阻率確定離子含量。表面絕緣電阻測量法是在特定的溫濕環境中外加額定電壓，通過交錯梳形波掃描PCB板，測量電流隨時間的變化。污染物的存在會降低導體間物質的絕緣電阻，通過一定的函數關系可以得到PCB板表面污染物的總含量。離子色譜法[3]也是采用異丙醇-水（體積比3∶1）的混合溶液浸泡一定面積的PCB板，通過離子色譜儀測試混合溶液，根據不同離子的保留時間和不同濃度離子電導率的不同，可以對PCB板表面污染物進行定性和定量分析。與前面兩種方法相比，離子色譜法可以準確測定出每種離子的含量，對產品的生產工藝過程具有更明確的指導意義。該實驗采用離子色譜法對PCB板表面常見的7種陰離子進行檢測，通過優化實驗參數實現同時分析。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

儀器：ICS-2100離子色譜儀（戴安公司）；超純水機（密理博）。

試劑：F-，Cl-，NO2-，Br-，NO3-，PO43-，SO42-標準溶液；電阻率18.2 MΩ·cm超純水。

2.2 實驗內容

2.2.1 色譜條件

色譜柱：AS19-HC 4 mm；保護柱：AG19-HC 4 mm；檢測器：電導檢測器；抑制器：ASRS 4 mm；進樣量：25.0 μL；流速：1.0 mL/min；柱溫：30 ℃；淋洗液：KOH。

2.2.2 實驗步驟

第一步：配制7種陰離子的混合標準溶液。

第二步：確定淋洗液濃度范圍。選取20～40 mmol/L淋洗液濃度進行實驗，初步確定淋洗液濃度20～25 mmol/L這7種陰離子基本能分離。再選取淋洗液濃度為20 mmol/L，21 mmol/L，22 mmol/L，23 mmol/L，24 mmol/L，25 mmol/L進行優化實驗。

第三步：方法確認。采用優化條件對7種陰離子做標準曲線，同時用1.0 mg/L的7種陰離子混合標準溶液平行測定7次，計算其相對標準偏差、檢出限和回收率。

3 結果與討論

3.1 淋洗液的優化

由于待測離子的離子半徑大小、所帶電荷數、極化度不同，它們在色譜柱中的保留時間也不同。一般規律：待測離子所帶電荷數越高，半徑越大，極化度越大，保留時間也就越長。如SO42-的保留時間大于NO3-。而PO43-的保留時間與淋洗液的酸度有關，不同酸度下PO43-的存在形態不同。由如下化學反應平衡式

可知在強堿性環境下，平衡向左移動，溶液中主要以PO43-的形式存在；在強酸性環境下，平衡向右移動，溶液中主要以H3PO4的形式存在。因此檢測PO43-就需要濃度較高的堿性淋洗液，本文采用KOH淋洗液。然而，淋洗液濃度增大會縮短待測離子的保留時間，也可能導致其他離子不能有效分離，因此選擇合適的淋洗液濃度才能保證7種待測陰離子的準確測試。

實驗結果得出，當淋洗液濃度低于22 mmol/L或高于24 mmol/L時，7種陰離子無法完全分離。在22 mmol/L時，Br-峰拖尾，如圖1所示。在24 mmol/L時，NO3-與SO42-分離不夠完全，如圖2所示。在23 mmol/L時，所有離子均能完全分離，也沒有出現拖峰現象，如圖3所示。因此，23 mmol/L是該實驗體系檢測7種陰離子的較適宜淋洗液濃度。

3.2 方法驗證

3.2.1 標準曲線

采用7種陰離子的峰面積對濃度作標準曲線，相關參數見表1。

表1 標準曲線相關參數

2.2.2 相對標準偏差、檢出限及回收率

通過對1.0 mg/L的7種陰離子混合標準溶液的測定，得出其相對標準偏差、檢出限和回收率，詳見表2。

表2 相對標準偏差、檢出限和回收率

3 結論

在該實驗中，23 mmol/L的KOH淋洗液濃度可以完全分離7種陰離子，實現同時分析PCB板表面7種陰離子的含量，該方法的相對標準偏差、檢出限和回收率均滿足PCB板表面陰離子的檢測要求，具有操作簡便、快捷，靈敏度、精密度較高等優點，其檢測結果可以對PCB板表面潔凈度進行評價。

[1]黎濤，江濤.離子色譜法測定印刷電路板上痕量無機陰離子[J].理化檢驗：化學分冊，2008（11）：1089-1090.

[2]孔泳，王婷，陳智棟，等.離子色譜法檢測印刷電路板中的陰離子[J].分析試驗室，2008（9）：79-81.

[3]于泓，王宇昕.離子色譜法分析金屬離子的研究進展[J].色譜，2007（3）：303-309.