電子電器腐蝕防護(hù)技術(shù)的研究

謝亞光

摘要：二十一世紀(jì)是信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，隨著信息技術(shù)核心承載部件電子元器件的集成化、小型化，所需要解決的故障和失效問(wèn)題越來(lái)越多、越來(lái)越復(fù)雜，尤其是電子電器的腐蝕防護(hù)問(wèn)題被日益重視。極微量的吸附液膜或腐蝕產(chǎn)物都可能會(huì)對(duì)電子元件的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，本文分析了導(dǎo)致電子電器件腐蝕的主要環(huán)境因素和腐蝕機(jī)理，并對(duì)電子電器件的腐蝕防護(hù)技術(shù)中的深度清洗劑和防護(hù)劑的選擇和應(yīng)用提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：腐蝕；防護(hù)；電子電器

1、腐蝕定義及其相關(guān)理論

腐蝕是指自然界的各種材料在周圍介質(zhì)（水、空氣、酸、堿、鹽、溶劑等）作用下產(chǎn)生損耗與破壞的過(guò)程。即物質(zhì)在化學(xué)或電化學(xué)環(huán)境下的退化，通常一種物質(zhì)會(huì)和它所處的環(huán)境之間發(fā)生反應(yīng)，這種退化過(guò)程可能會(huì)相當(dāng)復(fù)雜，所以要解決腐蝕問(wèn)題就要求我們?cè)诓扇〈胧┲皯?yīng)先作大量的調(diào)查研究。事實(shí)上，腐蝕現(xiàn)象通常會(huì)有多種腐蝕形式同時(shí)存在，腐蝕會(huì)造成電子系統(tǒng)的間歇性故障，電子設(shè)備參數(shù)的未預(yù)期變化，甚至設(shè)備的完全失效。研究中發(fā)現(xiàn)，在近乎理想的環(huán)境中甚至也會(huì)出現(xiàn)一些形式的腐蝕。所以在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮部件在生命周期內(nèi)的防腐能力、預(yù)防措施及維護(hù)手段。

2、電子元器件環(huán)境腐蝕特點(diǎn)

電子元器件環(huán)境腐蝕的性質(zhì)是其金屬表面上一旦形成薄液膜則開(kāi)始發(fā)生腐蝕電化學(xué)反應(yīng)，特別當(dāng)存在SO2、H2S、NOx等污染氣體，以及電子元器件中使用的有機(jī)化合物分解產(chǎn)生的氣體時(shí)，電子元器件將會(huì)加速腐蝕，從而使電器件功能喪失，進(jìn)而整體系統(tǒng)崩潰。即使在大氣環(huán)境中存在ppb級(jí)濃度的SO2、H2S、NOx有害氣體，也可能會(huì)對(duì)電子設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕，導(dǎo)致電子設(shè)備故障。某企業(yè)價(jià)值2億元的計(jì)算機(jī)主機(jī)房電路板中的鍍銀電子元器件在含硫空氣中多次快速發(fā)生腐蝕故障，致使金融數(shù)據(jù)系統(tǒng)多次崩潰，損失慘重。此外，附著在金屬表面上的含鹽的各種塵埃不僅有助于水膜的形成，而且還會(huì)加速腐蝕反應(yīng)過(guò)程。塵埃中含有SO42-、NO3-、Cl-離子等水溶性成分，塵埃附在電子元器件機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)等部位上，在相對(duì)濕度達(dá)到40%RH時(shí)即會(huì)發(fā)生腐蝕。電子元器件在使用時(shí)還處于電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用下的復(fù)雜環(huán)境中，外界電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)帶電離子在薄液膜中遷移、運(yùn)動(dòng)以及沉積的影響十分顯著，將加速電子元器件環(huán)境腐蝕過(guò)程的發(fā)展。

3、導(dǎo)致電子產(chǎn)品腐蝕的主要環(huán)境因素

3.1溫度

從化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)加快，但實(shí)際溫度到底在多大程度上影響了腐蝕的速率目前并不明確，只是一個(gè)定性的關(guān)系。

3.2相對(duì)濕度

相對(duì)濕度是左右腐蝕的最大因素之一，當(dāng)與其它腐蝕因素協(xié)同作用時(shí)，腐蝕速率增大，但其它腐蝕因素即使存在但相對(duì)濕度不大時(shí)，腐蝕幾乎不發(fā)生（硫化氫環(huán)境除外）。通常相對(duì)濕度在60%左右腐蝕會(huì)加快，相對(duì)濕度超過(guò)80%腐蝕速率會(huì)急劇增大。

3.3腐蝕性氣體及含量

腐蝕性氣體及含量是左右腐蝕的另一重要環(huán)境因素，電子產(chǎn)品工作時(shí)，環(huán)境中的二氧化硫、二氧化氮、硫化氫、鹵素氣體、氨氣等都會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品構(gòu)成危害，具體表現(xiàn)為電子產(chǎn)品中的印刷線路板（PCB）的銅箔、電阻內(nèi)部端電極、集成芯片（IC）管腳、分立半導(dǎo)體管腳、繼電器觸點(diǎn)、連接器接觸部位、開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)等發(fā)生腐蝕，引起電子電路開(kāi)路或短路，最終導(dǎo)致電子產(chǎn)品失效。

3.4海鹽霧

海鹽霧是一種氣溶膠（氣溶膠是氣體或空氣中攜帶的霧狀小液滴），主要出現(xiàn)在海上及近海地區(qū)。海鹽霧的主要腐蝕成分是氯化鈉和氯化鎂，能對(duì)金屬、電子產(chǎn)品產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕。

3.5粉塵

一般粉塵中通常含有硫酸根離子、硝酸根離子等水溶性成分，當(dāng)粉塵附著在電子產(chǎn)品上時(shí)，在一定的濕度下將導(dǎo)致電子產(chǎn)品發(fā)生腐蝕。另有部分粉塵還會(huì)直接導(dǎo)致電路短路的發(fā)生，如碳?jí)m。

3.6霉菌

熱帶氣候環(huán)境隱藏著嚴(yán)重的霉菌腐蝕影響，霉菌分泌出的各種酶可破壞許多有機(jī)物和它們的衍生物，還可破壞許多礦物質(zhì)，從而影響電子產(chǎn)品的密封、絕緣，從而降低其性能甚至?xí)s短使用壽命。

4、電子電器腐蝕防護(hù)技術(shù)的研究

4.1深度清洗劑的選擇與應(yīng)用

4.1.1清洗劑的選擇要求

綜合考慮電子電器所處的酸性環(huán)境及腐蝕類型，結(jié)合常見(jiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行工況，提出了清潔劑產(chǎn)品參數(shù)要求，并應(yīng)同時(shí)具備清洗能力強(qiáng)、清洗后無(wú)殘?jiān)?、無(wú)腐蝕、無(wú)損傷等特點(diǎn)，確保清洗維護(hù)的安全性和清洗質(zhì)量。清洗劑參數(shù)見(jiàn)表1。

4.2.3深度防護(hù)劑的選擇

基于深度防護(hù)劑的性能以及經(jīng)濟(jì)性，在實(shí)際操作中，優(yōu)選BHJ01和BHJ02兩種電子電器防護(hù)劑，并對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及分析。為驗(yàn)證該兩種不同電子電器防護(hù)劑的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用效果，選擇腐蝕環(huán)境惡劣的1#硫磺料倉(cāng)，分別進(jìn)行2組現(xiàn)場(chǎng)腐蝕試驗(yàn)：①1#硫磺料倉(cāng)內(nèi)涂敷2種不同防護(hù)劑的2塊新電路板進(jìn)行為期1個(gè)月現(xiàn)場(chǎng)暴露對(duì)比試驗(yàn)；②1#硫磺料倉(cāng)空調(diào)室外機(jī)涂敷DJB-823電子隧道效應(yīng)防護(hù)劑進(jìn)行為期20個(gè)月現(xiàn)場(chǎng)暴露對(duì)比試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)2組對(duì)比試驗(yàn)，BHJ02防護(hù)劑防護(hù)性表現(xiàn)更好。因而該凈化廠決定采用BHJ02電子電器防護(hù)劑。

5、結(jié)束語(yǔ)

電子設(shè)備中接點(diǎn)、連接件和集成電路等電子元器件具有尺寸小、形狀復(fù)雜的特點(diǎn)，與結(jié)構(gòu)材料相比，微量的腐蝕產(chǎn)物就可能造成失效，因此其腐蝕常常要比結(jié)構(gòu)材料的腐蝕更為嚴(yán)重。電子設(shè)備在大氣使用環(huán)境中又多在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下工作，電子元器件不僅對(duì)大氣污染物和塵埃非常敏感，而且電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)加速離子的遷移而促進(jìn)腐蝕的發(fā)展。

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（作者單位：廣東美的廚衛(wèi)電器制造有限公司）