電子產(chǎn)品豈能裸奔 細數(shù)損害電子設備的幾大環(huán)境因素

      隨著智能制造和芯片制造技術的迭代，電子產(chǎn)品已經(jīng)變得高度集成，從PCB到元器件都走向小微化，精密化，電子產(chǎn)品作為高度敏感類設備，在整個生產(chǎn)、存儲、運輸、使用過程中隨時都有被隱性傷害的可能，電子設備及所用的材料、零部件、元器件都可能會發(fā)生腐蝕和其它環(huán)境效應，降低設備的使用可靠性，易遭受溫度、潮濕、鹽分、微生物、臭氧和腐蝕氣體、輻射、灰塵、壓力、機械沖擊等因素的影響，眾多不利環(huán)境下電子產(chǎn)品豈能裸奔，只有較充分的了解并且采取適當?shù)拇胧┘右砸?guī)避才能使電子產(chǎn)品的品質(zhì)得到保證。

    隨著電子設備向微電子化、高集成化和高密度裝配方向發(fā)展，以及電子線路的高阻抗和放大特性，金屬稍有腐蝕，對整機電氣性能和機械性能等的影響更為明顯。

    金屬腐蝕的直接影響為電導、磁導、電感、電容、電子發(fā)射、電磁屏蔽等參量的變化。其間接影響如金屬表面氧化、玷污導致電位器出現(xiàn)噪聲、開關元件接觸不良、引線虛焊。在鋁波導諧振腔內(nèi)，銀鍍層與鋁基體之間容易發(fā)生腐蝕，當腐蝕產(chǎn)物的顆粒落入腔體內(nèi)會產(chǎn)生雜亂信號，銀鍍層變色后會引起高頻損耗增大，從而引起其他性能的變化。電子器件對表面腐蝕等形成的噪聲、漂移和各種失效十分敏感。氧化使金屬導電率降低，或接點之間打火。因灰塵吸潮、霉菌生長使導體間導通而引起短路，因吸潮使電極絕緣電阻下降等。
    在許多情況下，環(huán)境因素的單獨效應并不明顯、當兩個或多個環(huán)境因素同時作用時，其綜合效應就顯著得多，例如高濕與生物環(huán)境條件，化學或機械活性物質(zhì)條件的綜合作用等。環(huán)境因素對產(chǎn)品的影響程度視具體情況而定，例如在貯存環(huán)境中，產(chǎn)品受包裝或倉庫條件的保護，不會受到淋雨和太陽輻射環(huán)境的影響，隨著貯存時間延長，起作用慢的因素如臭氧和鹽霧會變得比其它因素更為重要。在運輸過程中，機械因素是重要的，慢作用因素不會或幾乎不會有任何影響。在使用過程中，由于產(chǎn)品充分暴露于自然和誘發(fā)環(huán)境中，不僅起作用的因素更多，其嚴酷程度也更高。
    因此，設計人員和工藝人員應了解和掌握各種環(huán)境的特性及其對產(chǎn)品的影響規(guī)律，開展三防設計，實施工藝防護，不斷提高產(chǎn)品的環(huán)境適應性，滿足裝備的實戰(zhàn)要求。

損害電子產(chǎn)品三防性能的主要環(huán)境因素
一、溫度

    溫度導致元器件物理損傷、參數(shù)漂移或引起性能下降，可以改變材料性能和幾何尺寸并增加化學活性?；瘜W侵蝕、腐蝕及其它有害過程都會因高溫的作用而加快，許多絕緣材料在高溫下會放出有機氣體，改變本身的電氣特性，并對鄰近零部件、元器件產(chǎn)生腐蝕作用。具體影響如下：
1. 高溫效應
a. 設備過熱導致電路穩(wěn)定性下降、元器件損壞、著火、低熔點焊錫縫開裂、焊點脫開，縮短設備壽命。
b. 因熱老化，使橡膠、塑料裂紋和膨脹，絕緣失效。
c. 材料膨脹系數(shù)不一，使不同的零件粘結。
d. 降低潤滑劑黏度，或潤滑劑外流使連接處喪失潤滑特性。
e. 改變材料的局部或全部尺寸。
f. 引起機械性故障或破壞完整性，包裝、襯墊、密封、軸和軸承變形、粘結或失效。
g. 變壓器和機電組件過熱。
h. 改變繼電器和磁動/熱動裝置的通斷范圍。
i. 金屬氧化，接點接觸電阻增大，金屬材料表面電阻增大。
    高溫對電子設備也有有利的一方面，如高溫可以防止冷凝、驅(qū)趕濕氣、保證設備的可靠性，高于40攝氏度的高溫還有抵制或滅殺微生物的作用。
2. 低溫效應
    低溫幾乎對所有材料都有有害的影響，因物理性能發(fā)生變化，使其功能受到暫時的或永久性的損傷，具體影響如下：
a. 材料發(fā)硬發(fā)脆，結構強度減弱，電纜損壞，蠟變硬，橡膠變脆。
b. 溫度瞬變過程因材料或零部件膨脹系數(shù)的差異使零件互相咬死。
c. 潤滑劑黏度增加，流動性降低，減少或散失潤滑特性。
d. 元器件性能變化，如鋁電解電容損壞，石英晶體不震蕩，蓄電池容量降低。
e. 結構失效，增大滑動件的磨損，襯墊、密封墊彈性消失，引起泄露破裂、開裂、脆裂、沖擊強度降低。
f. 減震支架的剛性增加。
g. 受約束的玻璃產(chǎn)生靜疲勞。
h. 水冷凝和結冰。
i. 穿保護服的操作人員，其靈活性、聽力、視力降低。
3. 溫濕度的并存作用
    溫度和濕度的并存作用往往是影響電子設備性能、引起腐蝕的主要原因。當大氣相對濕度等于或低于65%時，在任何溫度下金屬不容易腐蝕；當相對濕度大于65%時，即便在潔凈大氣環(huán)境，金屬也會生銹。實驗室實驗結果表明，鐵的腐蝕臨界濕度為65%，鋅的腐蝕臨界濕度為70%。
    溫度下降，而相對濕度升高，則發(fā)生凝露。例如，在濕熱地區(qū)，夜間溫度較低，導致水汽凝結，而在溫度，寒冷的夜晚可能引起濕氣結霜。如25攝氏度、相對濕度50%情況下，當溫度急降到10攝氏度時，水汽會凝結成液態(tài)水，影響甚至破壞設備電氣性能，或加速金屬和非金屬材料的腐蝕。

二、潮濕
    設備和工程材料腐蝕過程中，水往往是主要的腐蝕物質(zhì)。水是一種電解質(zhì)，而且能溶解大量的離子，從而引起金屬腐蝕；水還可以離解成H+和OH-，PH值的不同對金屬的腐蝕具有明顯的影響；在一定條件下，水還原的氫或氫原子滲入高強度鋼和鈦合金材料內(nèi)，促進材料氫脆和應力腐蝕開裂。
    產(chǎn)品在大氣條件下存放或工作時發(fā)生的大氣腐蝕，實質(zhì)上是水膜下的電化學腐蝕。因此，無論潮濕是濕氣、蒸汽還是液態(tài)水等形式，它總要侵蝕金屬和非金屬，促進微生物的生成，潮濕是引起電子設備腐蝕的最主要因素。
    潮濕對電子設備的環(huán)境效應：
1. 金屬氧化或電化學腐蝕降低機械強度，或因腐蝕或潤滑劑變質(zhì)使活動零部件卡住。
2. 有機材料吸濕后降低或喪失機械強度，或膨脹而失去形狀穩(wěn)定性。
3. 絕緣材料電性能和熱性能降低，如介電常數(shù)、點火電壓、絕緣電阻，損耗角正切值增加等。
4. 表面有機涂層化學或電化學破壞。
5. 加速電化學反應。
6. 玻璃或塑料光學元件的透射能力降低。
7. 提供微生物繁殖條件，對玻璃、金屬、有機材料產(chǎn)生侵蝕。
8. 設備內(nèi)元器件、印制板、連接器等，可因密封破壞形成電泄露路徑、降低介電強度和絕緣，或造成短、斷路。

三、鹽分
    鹽是地球上普遍存在的化學物之一，大氣中，地面上，江河湖海里都有它的蹤跡。所有的軍用裝備在它的壽命周期內(nèi)都有可能暴露在某種形式的鹽分環(huán)境中，當鹽分與潮濕空氣結合形成鹽霧時，其中所含的氯離子活性強，對金屬保護膜有穿透作用，加速點蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕，影響設備性能。
    溶解在水中的鹽分是電子設備加速腐蝕的另一個重要因素，特別是沿海地區(qū)和海洋環(huán)境，海洋含有3.5%~3.9%的鹽，其嚴酷度達到最大值。空氣中含鹽量與離海岸距離成反比。
    在零件加工、部件組裝、整機裝配以及運輸存放過程中，產(chǎn)品都要與人接觸，人的汗水既含鹽分又含尿素、乳酸，均為腐蝕性質(zhì)，也可引起各種腐蝕。
    電子設備裸露在鹽霧環(huán)境中的效應大體可以分為腐蝕效應、電效應和物理效應三類：
1. 腐蝕效應
   電化學腐蝕。
   加速應力腐蝕。
2. 電效應
   鹽的沉積使電子設備損壞。
   產(chǎn)生導電層。
   腐蝕絕緣材料及金屬。
3. 物理效應
   機械部件及組合件活動部分阻塞或卡死。
   由于電解作用導致漆層起泡。

四、微生物和動物

      微生物侵蝕一般是指真菌、細菌及霉菌的危害。菌類以水、氧和氫為養(yǎng)料，不僅棉、毛織物和皮革可以作為菌類的養(yǎng)料，合成材料如層壓板、灌封材料、包封樹脂等也可以成為菌類的養(yǎng)料。
    菌類生長改變設備的物理性能，損害設備使用功能。微生物的影響包括：
1. 損害效應
    對材料的直接破壞和間接損害：
a. 設備表面在制造、貯存、使用時會沉積汗跡、灰塵等污染物，促進霉菌生長，即使底材是耐霉材料也能引起底層材料的損壞。有機材料強度降低、損壞，活動部分受阻塞。霉菌吸附水分導致其它形式的腐蝕，如電化腐蝕。
b. 霉菌代謝的有機酸能造成金屬腐蝕和氧化，光學透鏡表面薄膜侵蝕，塑料和其它材料發(fā)暗或剝蝕。
c. 生長在易長霉材料上的霉菌與鄰近抗霉材料相接觸造成間接損壞。
2. 物理影響
a. 對電氣和電子系統(tǒng)，霉菌的直接或間接破壞作用，能損壞電氣和電子裝置，霉菌跨越絕緣材料表面繁殖生長時破壞或降低絕緣強度，引起短路，影響精密調(diào)節(jié)電路的電氣性能。
b. 對光學裝置的損害主要由間接破壞作用引起，長霉能影響光線通過，阻塞可動部分，使不潮濕的表面變?yōu)槌睗?，表面性能下降?br/> c. 從健康與審美的因素考慮，設備長霉能引起過敏等健康上的問題，或使人感到不愉快，用戶不樂意使用。
d. 破壞密封、引入潮氣。
e. 微生物生長形成擴展堆積物，造成保護層破壞、松動、裂縫和起泡。
f. 起泡時，下面的微生物堆積，形成半滲透膜，引起金屬表面的縫隙腐蝕。
g. 霉菌通過消耗固態(tài)和氣態(tài)物質(zhì)，破壞金屬表面的電化學平衡，去除抗蝕的鈍化膜。
3. 昆蟲的影響
    在熱帶、濕熱地區(qū)，白蟻、昆蟲等會帶來如下的影響：
a. 毀壞結構。
b. 破壞絕緣。
c. 引起短路。

五、臭氧和腐蝕氣體

含硫氣體對于符合 RoHS 且表面涂有 OSP 的電路板上的銅所造成的腐蝕

1. 臭氧
    臭氧在常溫下為藍色的爆炸性氣體，有特臭，是已知最強氧化劑，具有廣譜殺菌作用、毒性和腐蝕性，可以損壞多種物品，加速絕緣材料的氧化，降低絕緣性能，發(fā)生跳弧、破裂、裂紋、脆化、?；痊F(xiàn)象，機械強度下降，影響功能。
2. 工業(yè)廢氣
    隨著工業(yè)化的發(fā)展，全世界大氣中含有的有害物質(zhì)總量是十分驚人的。
    受工業(yè)廢氣污染，容易形成酸雨，一般農(nóng)村雨水的PH值為6.5，沿海地區(qū)為6.9，工業(yè)區(qū)為4.8，大工業(yè)區(qū)為4.2或4.0。據(jù)報道，1997年廣東省因酸雨造成的直接經(jīng)濟損失超過40億元。在含有工業(yè)廢氣污染的環(huán)境中，雨水、云霧、雪、露、霜和灰塵內(nèi)都帶有較大濃度的腐蝕介質(zhì)，二氧化硫和其它硫酸鹽明顯的加速金屬材料的大氣腐蝕，硫的氧化物，使銀變色發(fā)黑，增加導電接點之間的電阻，甚至引起打火，硝酸鹽可以加速金屬表面腐蝕等。
3. 有機氣氛腐蝕
    設備、包裝所用的木材、塑料、橡膠、油漆、膠粘劑等非金屬材料在不同的時間內(nèi)，會散發(fā)出微量甲酸、乙酸、醛、酚、氨等揮發(fā)物，引起金屬及鍍層的腐蝕。氣氛腐蝕比一般的大氣腐蝕要嚴重的多，在30攝氏度、相對濕度100%條件下，乙酸含量的質(zhì)量分數(shù)大0.05ppm就能大大加速鋅的腐蝕，達到0.05~10ppm時，導致鎂、鋅、鋼嚴重腐蝕，鎳、銅、鋁的輕微腐蝕。在密閉空間內(nèi)，還容易形成腐蝕氣氛源，黑色及有色金屬處于甲醛、甲酸污染的空間內(nèi)，其腐蝕產(chǎn)物是可溶的，腐蝕能夠連續(xù)進行。

六、輻射
1. 太陽輻射
    在地面和低大氣層中使用或無遮蔽貯存的設備，太陽輻射所產(chǎn)生的效應有：
(1)熱效應
    太陽光譜的紅外部分可以產(chǎn)生熱效應，其熱吸收量或放射量與被照射物體表面的粗糙程度和顏色有關。除了不同材料之間的膨脹有差異外，太陽輻射強度的變化還可以導致設備的各個部件以不同的速率膨脹或收縮，引起嚴重的應力和降低結構的完整性。太陽輻射的熱效應有：
a. 活動機件卡死或松動。
b. 焊接口和膠粘零件強度降低。
c. 強度和彈性發(fā)生變化。
d. 聯(lián)動裝置準確度下降或失靈。
e. 密封完整性降低。
f. 元器件性能發(fā)生變化。
g. 電接觸過早動作。
h. 色標部件褪色。
i. 合成橡膠和聚合物的性能變化。
j. 涂層和其它保護層起泡和脫落。
k. 封裝化合物軟化。
(2)光化學效應
    太陽輻射造成的某些損壞可歸因于光譜的其它成分，尤其是紫外部分。其反應速率隨溫度升高而加快。非金屬尤其是有機物和合成材料最易受太陽輻射的影響，天然和合成橡膠會受到短波長輻射的光化學作用性能迅速劣化，塑料失去光澤，油漆龜裂、褪色，聚合物的強度和韌性降低等。
2. 核輻射
    核環(huán)境會產(chǎn)生中子、β、γ射線，某些中子及γ射線還會穿透屏蔽物，加速中子會引起永久性損壞，二次輻射的中子及γ射線會引起瞬時效應。
3. 宇宙射線輻射
    宇宙射線由質(zhì)子及α射線組成，其中90%為質(zhì)子，7%為α射線，1%為電子，另有γ射線等。宇宙射線對材料損壞較輕，但其中的α射線直接輻射對設備損壞較大。

七、沙塵
    干熱地區(qū)空氣中懸浮的沙塵，在其它地區(qū)季節(jié)性的存在，是影響設備環(huán)境適應性的重要因素之一。
    塵埃往往在工業(yè)地區(qū)出現(xiàn)，其中包含有大量焦油產(chǎn)物、灰分及煤煙，風刮起的干燥粉末狀沙石，也是塵埃的一部分。
    設備暴露在沙塵和塵埃環(huán)境中引起的問題有：
a. 表面磨蝕，機械卡死，軸承損壞。
b. 滲透入密封結構中，吸附水分，降低材料絕緣性能。
c. 電路劣化，靜電荷增多，產(chǎn)生電噪聲。
d. 活動部件和過濾器阻塞，影響功能，電氣性能變化。
e. 配合部件受到物理性干擾。
f. 高溫下粘土顆粒產(chǎn)生放熱效應，放出的熱能引起高溫腐蝕，產(chǎn)生硬的且有腐蝕性的顆粒。

八、壓力
    潛艇使用的電子設備，除結構件受應力腐蝕外，通常沒有特殊的腐蝕問題。但對于航天、航空電子設備，在非密封艙工作時會出現(xiàn)的問題有：
a. 在較低氣壓下出現(xiàn)絕緣擊穿、跳弧、電弧、電暈放電現(xiàn)象，產(chǎn)生臭氧，電氣設備工作不穩(wěn)定或故障。
b. 冷卻不良，設備溫度升高，縮短工作壽命。
c. 高空飛行及返回地面的多次循環(huán)中，氣壓變化可引起密封泄露，產(chǎn)生冷凝，導致腐蝕，電氣性能變化，機械強度下降。
d. 低氣壓下，容器破裂，爆裂膨脹。
e. 真空環(huán)境下，產(chǎn)生有機材料分解、蛻變、放氣、蒸發(fā)、冷焊等現(xiàn)象。

九、機械環(huán)境條件
1. 風
    風引起機械強度下降，結構失效，影響功能或發(fā)生機械堵塞，加速磨損，加強高低溫影響。
2. 振動
    振動引起機械應力疲勞，導致晶體管外引線、固體電路的管腳、導線折斷，金屬構件斷裂、變形、結構失效，連接器、繼電器、開關的瞬間斷開，電子插件性能下降，陀螺漂移增大或故障，加速度表精度降低，輸出脈沖數(shù)超過預定要求，導頭特性和引信裝置的電氣性能下降，粘結層和鍵合點脫開，電路中產(chǎn)生噪聲或瞬時短斷路。
3. 沖擊
    沖擊應力使結構失效，機件斷裂或折斷，電子設備瞬時短路。
4. 噪聲
    低頻影響與振動相同。
    高頻影響設備、元件的諧振，電子管、波導管、速調(diào)管、磁控管、壓電元件、繼電器，傳感器活門、開關、扁平的旋轉(zhuǎn)天線等均受影響，結構可能失效。
5. 加速度
    加速度產(chǎn)生機械應力，使結構變形和破壞，或液壓增加造成漏液。
6. 爆破環(huán)境
    爆破環(huán)境造成嚴重機械應力，使設備破裂或結構破壞。

十、人為的侵蝕環(huán)境
    電子設備在制造、貯存、運輸、維修和使用期間，都有可能受到各種類型的人為侵蝕。

十一、復合環(huán)境的影響
    各種環(huán)境因素往往綜合的作用于產(chǎn)品，因此對環(huán)境防護也要采取綜合性措施。

如何對電子產(chǎn)品做基本的三防處理

       對電子產(chǎn)品的三防重點是對PCB線路板進行保護性處理，簡單有效的做法是采用三防漆類涂層進行涂覆，可使用傳統(tǒng)三防漆進行噴涂或者采用納米涂層，推薦使用TIS-NM納米涂層，安全環(huán)保不燃燒，符合RoHS，REACH認證，無異味，無毒，是傳統(tǒng)三防漆材料的良好替代產(chǎn)品。

1.TIS-NM納米涂層采用浸泡的工藝，無須增加設備，簡單非常簡單。

2.屬于速干涂層，浸泡3秒取出后常溫下5-10分鐘即全干。

3.符合環(huán)保要求，適合出口外銷產(chǎn)品使用。

4.有較好的耐鹽霧性能。

5.超薄，納米級厚度，肉眼不可見。

6.散熱性能非常好。