Kaiyun·yunkai(中国)官方网站·IOS/手机版APP下载/APP_电路板的大气污染物典型腐蚀分析及防护

本文摘要：随着电子技术的发展，电路板上的器件插槽间距更加小，器件排序更为密集，电场梯度更大，这都使得电路板对生锈更加脆弱。

随着电子技术的发展，电路板上的器件插槽间距更加小，器件排序更为密集，电场梯度更大，这都使得电路板对生锈更加脆弱。另一方面，电路板应用环境的扩展和产品可靠性寿命拒绝的大大减少，使得电路板再次发生生锈过热的风险大大减少。

其中大气环境作为电路板生锈再次发生的外部条件，大气污染物在产品生锈再次发生的过程中扮演着了最重要角色。由于与大气污染物涉及的故障一般来说在电子产品用于一段时间后才能显现出来，这意味著一旦再次发生了生锈引发的故障，完全相同环境下完全相同用于年限的产品将转入故障集中于愈演愈烈期。同时污染对电子产品的影响是不可逆的，不会对修理导致相当大艰难，甚至造成产品的出厂。

因此在产品设计之初展开适当的大气污染物的防水设计很有适当。在以往研究中的有关电路板生锈问题，主要探讨于特定类型的生锈机理及缓蚀剂的研究。电路板涂覆涂层的研究中，偏向在平面条件下维护涂层的有所不同材质、有所不同厚度等因素对防水和可维修性的分析，鲜有专门针对工程实际中电路板防水涂层的涂覆薄弱点评估和关于电路板生锈防水的系统性讲解。在以往研究的基础上，文中融合电路板大气污染物防水的实际问题，从电路板典型生锈过热和维护涂层的涂覆薄弱点应从，探究电路板类产品应付大气污染物的明确防水措施。

大气污染物分类根据ANSI／ISA－71．04的叙述，影响设备工作的空气中的污染物有液体、液体、气体三种形态。各形态中对电路板影响较小的物质如下所述。1）固态微粒——灰尘。

灰尘中一般来说所含氯离子、硫酸根、硝酸根等水溶性盐分。除了必要使设备内部金属接插件或金属触点接触不良外，还不会在金属表面促成水膜的构成。水溶性成分沉淀在水膜中，将不会加快金属腐蚀的再次发生，造成电路板绝缘电阻上升。

若在电路板工作过程中，可能会再次发生更为严重的电偶生锈。2）液态空气污染物——盐雾。此处叙述的液态空气污染物除了广义上的液体外，还包括了被气体装载的液体和空气中雾化液滴状物的气溶胶。

沿海地区的空气中，盐雾含量较高，主要成分是NaCl，NaCl在化学上较为不开朗，但在干燥及有水的情况下，不会产生Cl－，与Cu、Ni、Ag等金属或合金反应。同时NaCl作为一种强电解质，在高于临界相对湿度的情况下，可以在吸附表面再次发生结露，解离分解Cl－，沉淀在电路板表面的液膜或液滴中。在一定浓度Cl－下，电子设备开始经常出现局部生锈，随着新的不颗粒生锈产物的经常出现，更进一步毁坏设备表面的防水层，生锈速率很快减小。

3）气态空气污染物——S02、H2S。含硫化合物是大气中最主要的污染物之一，大气中H2S和SO2主要来自矿业、含硫燃料的自燃及冶金、硫酸生产等工业过程。H2S和SO2是强劲星型组分，H2S在冷却情况下可分解为H2和S。

废气到空气中的SO2与干燥空气中的O2和水蒸气反应，在粉尘等催化剂起到下单质分解H2SO4。生锈过热机理和形态由生锈引发的电化学迁入（Electrochemicalmigration，ECM）是电子产品生锈过热的主要原因。电化学迁入不存在两种有所不同的形式：一种是金属离子迁入到阴极，还原成沉积构成枝晶，并向阳极生长；另外一种是阳极向阴极生产的导电阳极丝（Conductinganodicfilaments，CAF）。

金属的电化学迁入最后不会导致电路的短路溢电流，从而导致系统的过热。电路板经常出现的大气生锈机制中，材料表面的导电液膜扮演着最重要角色。液膜厚度在1μm以上的生锈尤为相当严重，液膜之下主要再次发生的是电化学反应。

少见的电子设备在空气中经常出现的生锈形态，可以大体分成以下几类。1）局部生锈。生锈集中于在金属材料表面的小部分区域内，其余大部分表面生锈严重或不再次发生生锈。

主要由于金属表面状态（涂层缺失、化学成分等）和生锈介质产于的不均匀分布，造成电化学性不均匀分布，即有所不同的部位具备有所不同的电极电位，从而构成电位差，驱动局部生锈的产生。在局部生锈过程中，阳极区域和阴极区域区别显著，一般来说构成小阳极大阴极的组态，阳极生锈相当严重。2）微孔生锈。

一种类似的局部生锈，多见于镀金元件上的类似电偶生锈。由于镀层表面微孔或其他缺失的不存在，中间过渡性层甚至基体金属曝露在大气中，Au与其他金属构成大阴极小阳极的电偶对，再次发生电化学生锈。生锈产物的经常出现更进一步造成表面缺失的减小，最后造成镀层毁坏。

不受认识表面微孔生锈产物的影响，生锈区域将展现出出有较高的认识电阻和光波。3）电解生锈。

在邻接导体间距较将近且不存在偏压的情况下，将构成较强的电场。若此时导体不存在液膜，电位较高的导体将不会被溶液电解，构成的离子向另一导体迁入，造成导体间绝缘性能很快上升，毁坏导体，最后造成设备过热。典型生锈与防水电路板典型生锈过热电路板上不会中用多种物料，物料的选型对于生锈反应的再次发生有最重要影响。以工程实际中遇上的厚膜电阻硫化、SMDLED两种典型硫化过热和印制板铜生锈为事例，较为有所不同器件PCB结构和材料自由选择对电路板抗腐蚀能力的影响。

1）厚膜贴片电阻硫化生锈。厚膜电阻的面电极所含银元素，银元素曝露在空气中不易与硫再次发生化学反应。如果外部保护层和电镀层没紧密结合，则面的电极不会与空气中的硫认识。当空气中所含大量含硫化合物时，银与硫化物反应分解硫化银，由于硫化银不导电，且体积比银大，在单质后，体积收缩，造成原本银层的断层，电阻值渐渐减小，以后断路。

为了避免厚膜电阻硫化，可搭配外用硫化能力强劲的电阻。在面电极上涂覆保护层，通过引入含Ag、且具备导电性的硫化保护层，从而维护上面电极，完全杜绝硫化的通路。典型外用硫化电阻PCB结构如图1右图。

通过1年的对比应用于试验指出，电阻硫化失效率大大降低，新的PCB结构的厚膜电阻具备较好的抗硫化起到。图1带抗硫化涂层的贴片电阻结构2）硅胶PCBLED硫化生锈过热。典型的贴片PCBLED结构如图2右图，其中与金线连接的一般为镀银支架，灌封材料则一般来说根据厂商而异。实际应用于中，在含硫量较高的地区用于硅胶PCBLED，被硫化的风险很高。

如图3右图，硅胶PCB的LED内部支架早已浑身，经过测试，无法照亮。将过热硅胶PCBLED机械汴京后，在金相显微镜下仔细观察到内部键合点和支架的形貌如图4和图5右图。支架经常出现相当严重浑身，甚至遮住基底铜层的颜色，外部键合点已开裂，芯片方位的银胶浑身相当严重。挑选LED支架区域的两个方位展开EDS能谱分析，如图6右图。

在支架区域分别检测到了质量分数为13．02％和5．38％的硫元素。

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