纳米涂层的应用.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流纳米涂层的应用.精品文档.产品应用简介Parylene应用领域简介:Parylene是一种对二甲苯的聚合物。用独特的真空气相沉积工艺制备，由活性小分子在基材表面“生长”出完全敷形的聚合物薄膜涂层，它能涂敷到各种形状的表面，包括尖锐棱边、裂缝和内表面。这种室温沉积制备的0.1-100微米薄膜涂层，厚度均匀、致密无针孔、透明无应力、不含助剂、不损伤工件、有优异的电绝缘性和防护性，是当代最有效的防潮、防霉、防盐雾涂层材料。精细的尺寸和优异的性能结合，使Parylene在要求高性能和高可靠性的当代高新技术产品中得到了越来越多的应用。 Parylene

2、二聚体涂料有Parylene N、Parylene C和Parylene D型。 Parylene N是其基础成员，具有很好的介电性能、极低的介质损耗、高绝缘强度以及不随频率变化的介电常数。它是所有Parylene中穿透能力最高的一种。 Parylene C是第二个商业化的成员，由一个氯原子替代了单体上芳香烃的一个氢原子而形成的。Parylene C将良好的电性能，物理性能结合在一起，并且对于潮湿和其它腐蚀性气体具有低渗透性，可以提供真正的无针孔敷形隔离，是涂敷重要电路板的首选材料 Parylene D是第三个商业化的成员，由两个氯原子替代了单体上芳香烃的两个氢原子而形成的。性能与Paryle

3、ne C相似，但是具有更高的耐热能力。 Parylene HT，最新的商业化成员，由替代N型二聚体的所有的氢原子而形成。具有更低的介电常数(即透波性能好)、更好的稳定性和防水、防霉、防盐雾性能。短期耐温可达450摄氏度，长期耐温可达350摄氏度，并具有很强的抗紫外线能力，适合作为高频微波器件的防护材料。 目前，从普通领域到不为人知的领域，Parylene都有应用，其所涵盖的应用市场从太空深处的飞行器、汽车发动机一直到心脏调搏器、军事电子产品等。可以预见，得益于自动化沉积设备的出现，不同技术领域对这种聚合物的日益熟悉，以及涂敷效率的不断改进等等，Parylene的应用广度将进一步得到拓宽。以下是

4、目前几种有代表性的应用：、Parylene在磁芯上的应用 2、Parylene在微电子微马达上的应用、Parylene在上的应用 、Parylene在文物标本上的应用 、Parylene在医学上的应用 6、Parylene在橡胶制品上的应用。磁芯/磁铁/特殊金属上的应用Parylene在磁芯上的应用Parylene真空涂敷技术有优异的电性能，介电性能和低的介质损耗及高的介电强度。同时它还具有优良的机械性能，高的机械强度和低的摩擦系数，它不仅能提供绝缘而且也能消除摩擦引起的绕线时对线的损伤。Parylene涂层较薄且厚度均匀使绕线器件能保持最大的绕线窗，并在棱角处有足够的涂层厚度，使性能参数极大

5、的提高。明显优于刷涂,浸涂,喷涂等其它涂敷技术。它的先进性主要是气相单体直接形成固体涂层而没有液态的过程。涂层是从基材的表面向外生长，形成一个均匀厚度涂层，在1微米以下时也是无针孔的。又由于Parylene涂层是在室温下形成的，因此可以防止固化时由热膨胀引起的应力问题。 Parylene特别适合用于铁氧体材料(磁环、磁芯)等电子组件的镀膜，镀膜后的电子组件其涂膜附着力强、耐磨性好、硬度高、抗高电压绝缘性强，漆膜外观细腻均匀、柔滑、触感极佳。耐漆包线的绕线性强，漆膜不裂伤。同时可以增加铁氧体等磁性材料的介电性及耐高压性能，可以克服普通环氧树脂喷涂处理后不耐酸、磨等方面的缺陷。Parylene涂层

6、能在磁性材料表面形成均匀一致的绝缘防护涂层！ 铁氧体磁性材料及稀土永磁：高导磁软磁铁氧体小磁芯以其体积小、性能高、用量大、市场前景好被我国磁性材料行业作为今后10-15年的重点发展产品。这些产品的表面必须采用Parylene来涂上一层保护层，以增强产品表面的绝缘性、坚固性、光滑性。这种涂层是传统的还氧喷涂所无法达到的；稀土永磁产品在汽车、音箱、磁疗保健品、电机等领域的运用越来越广泛。但是这类产品表面的耐腐蚀要求非常高。普通的电镀、电泳处理的后的产品的耐盐雾时间仅能达到70-100小时。而采用Parylene可以达到300-500小时。其耐腐蚀时间是前者的4-5倍。磁性材料（绝缘、防锈、防线伤、

7、填补针孔稳定特性制作） 铸造部件经Parylene处理的表面不会有微粒产生，同时可以增强工作的可靠性，并且可防止污染。扇热风扇，马达上的应用Parylene在扇热风扇，马达上的应用： 扇热风扇电子部分经过parylene纳米镀膜，使其可达到防潮、防水、防尘、耐酸碱、耐高电压及干式润滑的效果，能够达到国际IP等级的相关要求，是目前为止最好的防水防潮处理方式。医学/医疗设备上应用Parylene在医学上的应用Parylene是一种化学惰性好又具有良好生物相容性的高纯涂层材料,美国FDA认可，用于各类体内植入，经它涂敷的器件可改善表面润滑性、生物相容性，提高可靠性。不需要经升温固化过程，室温下成膜，

8、不需要催化剂，因此生物传感器、骨钉、骨板、心脏起搏器等植入性器件经Parylene涂敷可改善生物相容性，提高在生物环境中工作的可靠性。导尿管经Parylene涂敷后可提高润滑性。 生物医疗器材：Parylene以其良好的耐腐蚀、抗细菌、低阻滯性、低摩擦系數、防锈、抗氧、耐溶剂制作及生物相容性，在国际临床运用的生物医疗器材的表面涂层上，将逐步取代TiNi合金涂层而被列为首选材料。军事/航空/航天，汽车电子，潜水领域上的应用Parylene在军事/航空/航天，汽车电子，水下设备领域上的应用 混合电路：Parylene能提高引线及焊点的结合强度，消除表面的水分、金属离子和其它微粒污染，广泛用于军事科

9、技、航空、航天等领域。 印刷电路板：是Parylene最广泛的应用之一，它符合美国军标Mil-l-46058C中的XY型各项标准。在盐雾实验及其它恶劣环境下仍可保持电路板的高可靠性，可保护控制工程线路中的敏感组件，并且不会影响电路板元器件的功能运作。 集成电路板：大规模集成电路表面经过Parylene处理后，不但可以提高引线、引脚等裸露部件的防腐、防潮能力，而且其性能不会改变。微电子/微马达上的应用Parylene在微电子微马达上的应用Parylene涂层不仅有优异的介电性能、低的介质损耗和高的介电强度，同时具有优良的机械性能和耐辐射性能。Parylene如此高的介电强度主要归功于Paryle

10、ne能形成连续无缺陷和无其它填充物的薄膜。Parylene具有优异的尺寸稳定性和低温性能，在几乎不改变器件尺寸的情况下提供1.5KV,2.0KV甚至更高的耐电压击穿性能。因此，Parylene可用作微电子，微马达的表面处理和绝缘体。使用高纯度的Parylene作钝化层和介质层，能提供安全、稳定的防护。 微电子、半导体：使用高纯的Parylene作钝化层和介质层，能提供安全、稳定的防护。 传感器和换能器：自动化控制和恶劣环境下使用的传感器、换能器， Parylene涂层防护可以提高环境适应性和可靠性，涂层无针孔，且具有防潮功能。各种传感器传感部件及弯曲管。适用于各种恶劣环境。橡胶制品的应用Par

11、ylene在橡胶制品上的应用。 Parylene可以改变橡胶制品的表面特性，改变橡胶制品的摩擦性能、触感、耐化学药品溶胀、耐静电击穿性能等。 硅橡胶经Parylene Coating后可以在硅胶按键产品的表面形成的一种均匀而极薄（2-3 m）、且与原产品表面轮廓相一致的聚合物保护层。经过Parylene后的产品，具有优越的屏障特性、光学性能、热性能以及良好的抗磨擦能力，使用寿命大大加强。 密封垫：储油、储气装置上的密封垫的表面经过ParyleneCoating后，可以起到防泄漏的作用。文物/标本上的应用Parylene在文物标本上的应用Parylene是一种完全线性结构的高结晶度透明薄膜材料，

12、直接涂敷在被保护标本上，无需另加防霉剂，本身防霉能达零级。脆弱的文物、标本等可用Parylene加固保护，能防止文物标本、生物、动植物标本朽蚀及虫蛀，无需特殊保护就能长期保存，被誉为是一种可给考古界、生物界带来特殊福音的新型保护材料，能解决其它材料不能解决的文物保护问题。 脆弱的文物、标本等可用Parylene加固保护、延长寿命上千年甚至上万年，被誉为是一种可给考古界带来一场变革的新型文物保护材料，能解决其它材料不能解决的文物保护问题。 档案保存 Parylene覆膜可使档纸张的质地变得坚韧、耐储存，不必担心珍贵的档在查阅时被损坏。精密仪器，设备PCBA,FPC，SMD上的应用Parylene

13、在精密电子仪器设备PCBA,FPC，上的应用Parylene涂层是在室温下在元件上自发形成的，不需要经升温固化过程，不需要对基材施加室温以上的温度和更多的时间来让膜生长。Parylene有高的机械强度和低的摩擦系数，这二者的结合使Parylene成为对小型绕线伤害元件唯一的绝缘层。Parylene是这些先进组装方式最好的防护材料。Parylene活性分子的良好穿透力能在元件内部，底部和周围形成无气隙的优质防护层。LED灯条，LED模组，显示屏上的应用Parylene在LED灯条，LED模组，显示屏上的应用 LED灯条、LED灯模组、LED显示屏经过parylene微米镀膜，使其可达到防潮、防水

14、、防尘、耐酸碱、耐高电压及干式润滑的效果，能够达到国际IP等级的相关要求，大大提升产品的使用寿命和使用效果。Parylene(派瑞林)介绍Parylene(派 瑞林）是对二甲苯化合物的环形二聚体，也是直链型聚对二甲苯的单体，在四十年代后期有英国曼彻斯特大学研究高分子的一位化学家首次分离出，后来Union Carbide公司的科学家威廉戈罕开发了一种沉积方法来应用该产品成膜，Parylene及其成膜技术最早用于美国的军事和航天技术，到90年代才慢慢 民用化，但其制造技术一直处于垄断和保密状态。目前国际上仅有几家大公司在生产该系列产品，而国内对该产品生产应用研究才刚刚起步。 Parylene产品特

15、征 1，气相沉积：唯一可工业化应用的气相沉积高分子材料。2，复杂表面的完全敷型性：由于采用气相沉积工艺，气态的单体裂解成自由基后直接在固体表面聚合 成固态的高分子薄膜，所以在涂敷材料表面上，无论形态多复杂，都能无孔不入，不会留下死角。3，纳米级：根据气态单体浓度和沉降聚合时间，可以得到均匀的 可控厚度的涂敷薄膜，其厚度在0.110微米，甚至几十纳米。4，耐腐蚀：薄膜的组成是聚对二甲苯高分子材料，水，气透过率极低，可防水，防盐雾，耐酸 碱，抗氧化。5，绝缘性能：既有低的介质损耗和高的介电强度，又有高的机械强度和低的摩擦系数，适合大部分电子产品的应用。6，其他：透明无应力，韧性 强，摩擦系数低，不

16、含助剂，不损伤工件，相比于尼龙或特氟龙涂敷工艺的低费用高效率等。Parylene涂层和普通涂层膜厚均匀性的差异普通涂层Parylene涂层膜厚不均匀，形状变化了膜厚均匀，形状一样边缘部分，角部的被覆性不够四周被覆性好热硬化的收缩压力不能承受室温恒定，没有任何收缩压力 与普通图层采用比，Parylene涂层使用的方式对产品的负荷减少，另外，能均匀涂膜出来。适合于各种高要求的规格。用途 铁氧体磁芯：绝缘，卷线保护 稀土类磁石：防锈，绝缘 正式安装母板（PCB主板）：绝缘，防潮 橡胶成型产品：表面特性改良，提高润滑性 探头：防潮，防腐蚀 导管导锁：防腐蚀，提高润滑性 医用移植材料：防锈，防过敏 其他

17、有高度特性要求的电子部件（航空，宇宙，防卫，汽车），医疗器械， 平板显示，微波仪器（MEMS)CVD成膜原理 CVD装置是由气化炉，热分解及聚合缸所构成。 气化炉：粉状Parylene原材料加热至120-180度升华成气体。 热分解炉：气化Parylene被加热至650-700度，单体分子进行激烈的热分解作用 聚合缸：热分解后的游离分子于部品表面聚合成微米厚度的高分子涂敷薄膜。ENNDAI基本资料东莞博众纳米防水设备有限公司为全球防水自动化设备，智能自动化设备，微型自动化设备，纳米应用于一体的生产供应商、是国内唯一一家集设计、研发、生产、推广、销售及服务为一体的综合性高科技企业，公司拥有完全独

18、立的工厂。本公司引进世界级先进的技术，结合自身实力由专家指导对设备进行整体创新，自主创新的防水自动化设备，智能自动化设备，微型智能自动化设备，纳米应用于一体，根据不同的客户需求可以设计不同产品生产。公司采用了多元化的合作模式，满足了不同领域的客户需求，让智能自动化纳米应用，满足人们的日常需求，认人民过上美满幸福生活而不懈努力，博众与您携手共创未来。我们的愿景: 博众之所长打造智能自动化与纳米应用于一体, 将智能自动化与纳米应用技术广泛普及到各个领域。核心价值观: 诚信、创新、高效、博爱、共赢。公司经营理念：诚信第一、 品质保障、合作共赢。纳米应用工艺,有着世界领先的Parylene涂装技术和设

19、备开发能力,市场含盖海内外几大知名品牌电子电器的PCBA零部件,LED,及各种线路板进行防水（IP68),防潮,防腐蚀,防盐雾，防紫外线的真空涂层处理,本工艺不会对产品自身产生任何品质影响及外观变化(透明涂层厚度0.5um-50um),厚度均匀、致密无针孔、透明无应力、不含助剂、不损伤工件、有优异的电绝缘性和防护性，(符合美国FDA，USP以及MIL等标准),延长电子电器产品使用寿命，增强复杂环境中使用的设备稳定性，耐久性,现专注协助发展国内涂层技术及喷涂技术,欢迎各行业同仁来电咨询,了解本公司技术.环境因素对电子设备的影响 在各类环境条件下，电子设备及所用的材料、零部件、元器件都可能发生腐蚀

20、和其它环境效应，降低设备的使用可靠性。随着电子设备向微电子化、高集成化和高密度装配方向发展，以及电子线路的高阻抗和放大特性，金属稍有腐蚀，对整机电气性能和机械性能等的影响更为明显。金属腐蚀的直接影响为电导、磁导、电感、电容、电子发射、电磁屏蔽等参量的变化。其间接影响如金属表面氧化、玷污导致电位器出现噪声、开关元件接触不良、引线虚焊。在铝波导谐振腔内，银镀层与 铝基体之间容易发生腐蚀，当腐蚀产物的颗粒落入腔体内会产生杂乱信号，银镀层变色后会引起高频损耗增大，从而引起其他性能的变化。电子器件对表面腐蚀等形 成的噪声、漂移和各种失效十分敏感。氧化使金属导电率降低，或接点之间打火。因灰尘吸潮、霉菌生长

21、使导体间导通而引起短路，因吸潮使电极绝缘电阻下降等。在 许多情况下，环境因素的单独效应并不明显、当两个或多个环境因素同时作用时，其综合效应就显著得多，例如高湿与生物环境条件，化学或机械活性物质条件的综 合作用等。环境因素对产品的影响程度视具体情况而定，例如在贮存环境中，产品受包装或仓库条件的保护，不会受到淋雨和太阳辐射环境的影响，随着贮存时间延 长，起作用慢的因素如臭氧和盐雾会变得比其它因素更为重要。在运输过程中，机械因素是重要的，慢作用因素不会或几乎不会有任何影响。在使用过程中，由于产品充分暴露于自然和诱发环境中，不仅起作用的因素更多，其严酷程度也更高。因此，设计人员和工艺人员应了解和掌握各

22、种环境的特性及其对产品的影响规律，开展三防设计，实施工艺防护，不断提高产品的环境适应性，满足装备的实战要求。影响电子设备三防性能的主要环境因素有：A、温度温度导致元器件物理损伤、参数漂移或引起性能下降，可以改变材料性能和几何尺寸并增加化学活性。化学侵蚀、腐蚀及其它有害过程都会因高温的作用而加快，许多绝缘材料在高温下会放出有机气体，改变本身的电气特性，并对邻近零部件、元器件产生腐蚀作用。具体影响如下：1. 高温效应a. 设备过热导致电路稳定性下降、元器件损坏、着火、低熔点焊锡缝开裂、焊点脱开，缩短设备寿命。b. 因热老化，使橡胶、塑料裂纹和膨胀，绝缘失效。c. 材料膨胀系数不一，使不同的零件粘结

23、。d. 降低润滑剂黏度，或润滑剂外流使连接处丧失润滑特性。e. 改变材料的局部或全部尺寸。f. 引起机械性故障或破坏完整性，包装、衬垫、密封、轴和轴承变形、粘结或失效。g. 变压器和机电组件过热。h. 改变继电器和磁动/热动装置的通断范围。i. 金属氧化，接点接触电阻增大，金属材料表面电阻增大。高温对电子设备也有有利的一方面，如高温可以防止冷凝、驱赶湿气、保证设备的可靠性，高于40摄氏度的高温还有抵制或灭杀微生物的作用。2. 低温效应低温几乎对所有材料都有有害的影响，因物理性能发生变化，使其功能受到暂时的或永久性的损伤，具体影响如下：a. 材料发硬发脆，结构强度减弱，电缆损坏，蜡变硬，橡胶变脆

24、。b. 温度瞬变过程因材料或零部件膨胀系数的差异使零件互相咬死。c. 润滑剂黏度增加，流动性降低，减少或散失润滑特性。d. 元器件性能变化，如铝电解电容损坏，石英晶体不震荡，蓄电池容量降低。e. 结构失效，增大滑动件的磨损，衬垫、密封垫弹性消失，引起泄露破裂、开裂、脆裂、冲击强度降低。f. 减震支架的刚性增加。g. 受约束的玻璃产生静疲劳。h. 水冷凝和结冰。i. 穿保护服的操作人员，其灵活性、听力、视力降低。3. 温湿度的并存作用温 度和湿度的并存作用往往是影响电子设备性能、引起腐蚀的主要原因。当大气相对湿度等于或低于65%时，在任何温度下金属不容易腐蚀；当相对湿度大于65% 时，即便在洁净

25、大气环境，金属也会生锈。实验室实验结果表明，铁的腐蚀临界湿度为65%，锌的腐蚀临界湿度为70%。温 度下降，而相对湿度升高，则发生凝露。例如，在湿热地区，夜间温度较低，导致水汽凝结，而在温度，寒冷的夜晚可能引起湿气结霜。如25摄氏度、相对湿度 50%情况下，当温度急降到10摄氏度时，水汽会凝结成液态水，影响甚至破坏设备电气性能，或加速金属和非金属材料的腐蚀。B、潮湿设 备和工程材料腐蚀过程中，水往往是主要的腐蚀物质。水是一种电解质，而且能溶解大量的离子，从而引起金属腐蚀；水还可以离解成H+和OH-，PH值的不同 对金属的腐蚀具有明显的影响；在一定条件下，水还原的氢或氢原子渗入高强度钢和钛合金材

26、料内，促进材料氢脆和应力腐蚀开裂。产品在大气条件下存放或工作时发生的大气腐蚀，实质上是水膜下的电化学腐蚀。因此，无论潮湿是湿气、蒸汽还是液态水等形式，它总要侵蚀金属和非金属，促进微生物的生成，潮湿是引起电子设备腐蚀的最主要因素。潮湿对电子设备的环境效应：a. 金属氧化或电化学腐蚀降低机械强度，或因腐蚀或润滑剂变质使活动零部件卡住。b. 有机材料吸湿后降低或丧失机械强度，或膨胀而失去形状稳定性。c. 绝缘材料电性能和热性能降低，如介电常数、点火电压、绝缘电阻，损耗角正切值增加等。d. 表面有机涂层化学或电化学破坏。e. 加速电化学反应。f. 玻璃或塑料光学元件的透射能力降低。g. 提供微生物繁殖

27、条件，对玻璃、金属、有机材料产生侵蚀。h. 设备内元器件、印制板、连接器等，可因密封破坏形成电泄露路径、降低介电强度和绝缘，或造成短、断路。C、盐分盐 是地球上普遍存在的化学物之一，大气中，地面上，江河湖海里都有它的踪迹。所有的军用装备在它的寿命周期内都有可能暴露在某种形式的盐分环境中，当盐分与 潮湿空气结合形成盐雾时，其中所含的氯离子活性强，对金属保护膜有穿透作用，加速点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀，影响设备性能。溶解在水中的盐分是电子设备加速腐蚀的另一个重要因素，特别是沿海地区和海洋环境，海洋含有3.5%3.9%的盐，其严酷度达到最大值。空气中含盐量与离海岸距离成反比。在零件

28、加工、部件组装、整机装配以及运输存放过程中，产品都要与人接触，人的汗水既含盐分又含尿素、乳酸，均为腐蚀性质，也可引起各种腐蚀。电子设备裸露在盐雾环境中的效应大体可以分为腐蚀效应、电效应和物理效应三类：1. 腐蚀效应a. 电化学腐蚀。b. 加速应力腐蚀。2. 电效应a. 盐的沉积使电子设备损坏。b. 产生导电层。c. 腐蚀绝缘材料及金属。3. 物理效应a. 机械部件及组合件活动部分阻塞或卡死。b. 由于电解作用导致漆层起泡。D、微生物和动物微生物侵蚀一般是指真菌、细菌及霉菌的危害。菌类以水、氧和氢为养料，不仅棉、毛织物和皮革可以作为菌类的养料，合成材料如层压板、灌封材料、包封树脂等也可以成为菌类

29、的养料。菌类生长改变设备的物理性能，损害设备使用功能。微生物的影响包括：1. 损害效应对材料的直接破坏和间接损害：a. 设备表面在制造、贮存、使用时会沉积汗迹、灰尘等污染物，促进霉菌生长，即使底材是耐霉材料也能引起底层材料的损坏。有机材料强度降低、损坏，活动部分受阻塞。霉菌吸附水分导致其它形式的腐蚀，如电化腐蚀。b. 霉菌代谢的有机酸能造成金属腐蚀和氧化，光学透镜表面薄膜侵蚀，塑料和其它材料发暗或剥蚀。c. 生长在易长霉材料上的霉菌与邻近抗霉材料相接触造成间接损坏。2. 物理影响a. 对电气和电子系统，霉菌的直接或间接破坏作用，能损坏电气和电子装置，霉菌跨越绝缘材料表面繁殖生长时破坏或降低绝缘

30、强度，引起短路，影响精密调节电路的电气性能。b. 对光学装置的损害主要由间接破坏作用引起，长霉能影响光线通过，阻塞可动部分，使不潮湿的表面变为潮湿，表面性能下降。c. 从健康与审美的因素考虑，设备长霉能引起过敏等健康上的问题，或使人感到不愉快，用户不乐意使用。d. 破坏密封、引入潮气。e. 微生物生长形成扩展堆积物，造成保护层破坏、松动、裂缝和起泡。f. 起泡时，下面的微生物堆积，形成半渗透膜，引起金属表面的缝隙腐蚀。g. 霉菌通过消耗固态和气态物质，破坏金属表面的电化学平衡，去除抗蚀的钝化膜。3. 昆虫的影响在热带、湿热地区，白蚁、昆虫等会带来如下的影响：a. 毁坏结构。b. 破坏绝缘。c.

31、 引起短路。E. 臭氧和腐蚀气体1. 臭氧臭氧在常温下为蓝色的爆炸性气体，有特臭，是已知最强氧化剂，具有广谱杀菌作用、毒性和腐蚀性，可以损坏多种物品，加速绝缘材料的氧化，降低绝缘性能，发生跳弧、破裂、裂纹、脆化、粒化等现象，机械强度下降，影响功能。2. 工业废气随着工业化的发展，全世界大气中含有的有害物质总量是十分惊人的。受 工业废气污染，容易形成酸雨，一般农村雨水的PH值为6.5，沿海地区为6.9，工业区为4.8，大工业区为4.2或4.0。据报道，1997年广东省因 酸雨造成的直接经济损失超过40亿元。在含有工业废气污染的环境中，雨水、云雾、雪、露、霜和灰尘内都带有较大浓度的腐蚀介质，二氧化

32、硫和其它硫酸盐明显 的加速金属材料的大气腐蚀，硫的氧化物，使银变色发黑，增加导电接点之间的电阻，甚至引起打火，硝酸盐可以加速金属表面腐蚀等。3. 有机气氛腐蚀设备、包装所用的木材、塑料、橡胶、油漆、胶粘剂等非金属材料在不同的时间内，会散发出微量甲酸、乙酸、醛、酚、氨等挥发物，引起金属及镀层的 腐蚀。气氛腐蚀比一般的大气腐蚀要严重的多，在30摄氏度、相对湿度100%条件下，乙酸含量的质量分数大0.05ppm就能大大加速锌的腐蚀，达到 0.0510ppm时，导致镁、锌、钢严重腐蚀，镍、铜、铝的轻微腐蚀。在密闭空间内，还容易形成腐蚀气氛源，黑色及有色金属处于甲醛、甲酸污染的空间 内，其腐蚀产物是可溶

33、的，腐蚀能够连续进行。F. 辐射1. 太阳辐射在地面和低大气层中使用或无遮蔽贮存的设备，太阳辐射所产生的效应有：(1)热效应太阳光谱的红外部分可以产生热效应，其热吸收量或放射量与被照射物体表面的粗糙程度和颜色有关。除了不同材料之间的膨胀有差异外，太阳辐射强度的变化还可以导致设备的各个部件以不同的速率膨胀或收缩，引起严重的应力和降低结构的完整性。太阳辐射的热效应有：a. 活动机件卡死或松动。b. 焊接口和胶粘零件强度降低。c. 强度和弹性发生变化。d. 联动装置准确度下降或失灵。e. 密封完整性降低。f. 元器件性能发生变化。g. 电接触过早动作。h. 色标部件褪色。i. 合成橡胶和聚合物的性能

34、变化。j. 涂层和其它保护层起泡和脱落。k. 封装化合物软化。(2)光化学效应太 阳辐射造成的某些损坏可归因于光谱的其它成分，尤其是紫外部分。其反应速率随温度升高而加快。非金属尤其是有机物和合成材料最易受太阳辐射的影响，天然和 合成橡胶会受到短波长辐射的光化学作用性能迅速劣化，塑料失去光泽，油漆龟裂、褪色，聚合物的强度和韧性降低等。2. 核辐射核环境会产生中子、射线，某些中子及射线还会穿透屏蔽物，加速中子会引起永久性损坏，二次辐射的中子及射线会引起瞬时效应。3. 宇宙射线辐射宇宙射线由质子及射线组成，其中90%为质子，7%为射线，1%为电子，另有射线等。宇宙射线对材料损坏较轻，但其中的射线直接

35、辐射对设备损坏较大。G. 沙尘干热地区空气中悬浮的沙尘，在其它地区季节性的存在，是影响设备环境适应性的重要因素之一。尘埃往往在工业地区出现，其中包含有大量焦油产物、灰分及煤烟，风刮起的干燥粉末状沙石，也是尘埃的一部分。设备暴露在沙尘和尘埃环境中引起的问题有：a. 表面磨蚀，机械卡死，轴承损坏。b. 渗透入密封结构中，吸附水分，降低材料绝缘性能。c. 电路劣化，静电荷增多，产生电噪声。d. 活动部件和过滤器阻塞，影响功能，电气性能变化。e. 配合部件受到物理性干扰。f. 高温下粘土颗粒产生放热效应，放出的热能引起高温腐蚀，产生硬的且有腐蚀性的颗粒。H. 压力潜艇使用的电子设备，除结构件受应力腐蚀

36、外，通常没有特殊的腐蚀问题。但对于航天、航空电子设备，在非密封舱工作时会出现的问题有：a. 在较低气压下出现绝缘击穿、跳弧、电弧、电晕放电现象，产生臭氧，电气设备工作不稳定或故障。b. 冷却不良，设备温度升高，缩短工作寿命。c. 高空飞行及返回地面的多次循环中，气压变化可引起密封泄露，产生冷凝，导致腐蚀，电气性能变化，机械强度下降。d. 低气压下，容器破裂，爆裂膨胀。e. 真空环境下，产生有机材料分解、蜕变、放气、蒸发、冷焊等现象。I. 机械环境条件1. 风风引起机械强度下降，结构失效，影响功能或发生机械堵塞，加速磨损，加强高低温影响。2. 振动振 动引起机械应力疲劳，导致晶体管外引线、固体电

37、路的管脚、导线折断，金属构件断裂、变形、结构失效，连接器、继电器、开关的瞬间断开，电子插件性能下降， 陀螺漂移增大或故障，加速度表精度降低，输出脉冲数超过预定要求，导头特性和引信装置的电气性能下降，粘结层和键合点脱开，电路中产生噪声或瞬时短断路。3. 冲击冲击应力使结构失效，机件断裂或折断，电子设备瞬时短路。4. 噪声低频影响与振动相同。高频影响设备、元件的谐振，电子管、波导管、速调管、磁控管、压电元件、继电器，传感器活门、开关、扁平的旋转天线等均受影响，结构可能失效。5. 加速度加速度产生机械应力，使结构变形和破坏，或液压增加造成漏液。6. 爆破环境爆破环境造成严重机械应力，使设备破裂或结构

38、破坏。J. 人为的侵蚀环境电子设备在制造、贮存、运输、维修和使用期间，都有可能受到各种类型的人为侵蚀。K. 复合环境的影响各种环境因素往往综合的作用于产品，因此对环境防护也要采取综合性措施。电子产品的爬行腐蚀失效何敬强、涂运骅 华为技术有限公司工艺技术研究部（2010.7.1）摘要：随着欧盟无铅化进展，以及亚太发展中国家环境的不断恶化，爬行腐蚀现象引起业界的广泛关注。本文通过调研业界相关研究数据，探讨了爬行腐蚀的产生机理、影响因素以及可能的预防措施与评估方法。硫和硫化物是电子产品的天敌，厚膜电阻的硫化失效已为业界熟知（图1）。但随着电子产品无铅化的进展，爬行腐蚀（Creep corrosion

39、）问题也逐渐引起业界的关注（图2）。根据相关报道，这种腐蚀发生的速度很快，甚至有些单板运行不到一年即发生失效。马里兰大学较早研究了翼型引脚器件上的爬行腐蚀，并对腐蚀机理进行了初步的探讨1,2。与枝晶、CAF类似，爬行腐蚀也是一个传质的过程，但三者发生的场景、生成的产物以及导致的失效模式并不完全相同，具体对比见表1。爬行腐蚀的机理马 里兰大学的PingZhao等认为，爬行腐蚀过程中首先发生的是电化学反应，同时伴随着体积膨胀以及腐蚀产物的溶解/扩散/沉淀1。即，首先是铜基材 被氧化失去一个电子（可能伴有贵金属如Au等的电偶加速作用），生成一价铜离子并溶解在水中。由于腐蚀点附近离子浓度高，在浓度梯度

40、的驱动下，一价铜离子 会自发地向周围低浓度区域扩散。当环境中相对湿度降低、水膜变薄或消失时，部分一价铜离子会与水溶液中的硫离子等结合，生成相应的盐并沉积在材料表面，如 图3所示。爬行腐蚀的产物以硫化亚铜为主，这是一种P型半导体，不会造成短路的立即发生；但随着其厚度的增加，其电阻减小。此外，该腐蚀产物的电阻随湿度的变化急剧变化，可从10M欧姆下降到1欧姆2。环境因素的影响温度从化学反应动力学的观点来看，温度升高，化学反应速率会加快，但相对湿度也会降低。因此，实际温度到底在多大程度上影响了爬行腐蚀的速率目前尚不明确。湿度业界研究表明，只需50的湿度，PCB表面就会形成一层水膜。Leygraf，C等

41、人的研究认为，随着相对湿度从080%之间变化，干净金属表面可沉积210分子层的水膜3。根 据爬行腐蚀的溶解/扩散/沉积机理，湿度的增加应该会加速硫化腐蚀的发生。PingZhao等人认为，爬行腐蚀的速率与湿度呈指数关系1。Craig Hillman等人在混合气体实验研究中发现， 随着相对湿度的上升，腐蚀速率急剧增加，呈抛物线状4。由图4可见，当湿度从60%RH增加到80%时，腐蚀速率变为原来的将近3.6倍。此外，作者 也指出，此规律仅适用于铜的硫化；对于银而言，湿度增加，腐蚀速率无明显变化。电压梯度马 里兰大学的PingZhao、Michael Pecht等设计了SIP假件，并向引脚间施加020

42、V不等的电压（图5），在Telcordia OutdoorMFG 级实验15天后，加/不加电压的SIP的引脚均出现了腐蚀，且腐蚀程度也无明显差别。作者认为，电压对爬行腐蚀无明显影响2。腐蚀性气体种类与浓度的影响业界公认硫化氢是可以导致爬行腐蚀的，这已被大量的案例和实验证明。HP认为，对于电子产品，环境硫化氢的浓度最高不能超过4.2ug/m3（正常大气中硫化氢浓度约为0.5 ug/m3）5。单 纯的二氧化硫是否可以导致爬行腐蚀，目前还没有明确结论。Leygraf，Rice的认为二氧化硫是导致Ni腐蚀的主要因素3。西安中大科技有限公司 的赵晓利、张宝根等人通过化学方法制备了103ppm的SO2气氛

43、，并将铜片置于其中。实验结果发现，402、96小时后，铜片表面生成大量黑色腐 蚀产物；作者认为是CuSO4与CuS的混合物6。M.Reid、 Abbott用MFG实验研究了SO2的影响，混合气体实验中(H2S 100ppb，NO2 200ppb，Cl210ppb)，SO2的量则分为0、100、200ppb三个等级。实验发现。三种条件对铜的腐蚀并无明显区别。但作者也指出，由于 实验中使用的是纯铜而不是镀镍的样品，因此建议混合气体实验中仍然保留二氧化硫7。Rice 认为，爬行腐蚀的潜伏期和爬行距离取决于Cl2浓度4，爬行的倾向与湿度直接相关。Haynes在不同气氛中的实验表明，爬行腐蚀（以腐蚀产物

44、的厚度 和爬行距离表征）程度有以下排序8：高Cl2-高H2S 高Cl2-低H2S 低Cl2-高H2S；似乎也从侧面说明氯气的确有加速爬行腐蚀的作用。M. Reid、Abbott在MFG实验中发现NO2对铜、银的腐蚀影响不明显。作者在实际环境中的长期实验表明，NO2对于银的腐蚀的确有加速作用，但并未提及对铜的影响。PCB/器件的设计、加工与组装爬行腐蚀除了可以在PCB上发生外，其在连接器、SIP等翼型引脚器件上也会出现。相关研究表明，PCB、器件的设计与制造，后续SMT组装均会对爬行腐蚀的发生产生影响。基材和镀层Conrad研究了黄铜、青铜、铜镍三种基材，Au/Pd/Sn-Pb三种镀层结构下的腐

45、蚀速率9，实验气氛为干/湿硫化氢。结果发现：基材中黄铜抗爬行腐蚀能力最好，Cu-Ni最差；表面处理中Sn-Pb是最不容易腐蚀的，Au、Pd表面上腐蚀产物爬行距离最长。赵晓利、张宝根等认为，镀金层的微孔率对其抗腐蚀性能有很大影响，只有当金的厚度 5 u m时，才基本上无孔洞，此时才有较好的抗腐蚀能力 6 （图6）。与镀金层类似， 镀镍层也是多孔性的，因此NiAu镀层在硫化气氛下同样会发生腐蚀。Pecht 等人认为，可以用“表面扩散系数”来定义腐蚀产物在某些表面上的活动性2。研究表明，金、钯都有很高的表面扩散系数。对于单板而言，腐蚀产物爬行路径 多为塑封体、阻焊、连接器基座等复合材料，至于这些材料

46、的“表面扩散系数”有多大，其表面特性如何影响爬行腐蚀，目前业界未见报道。PCB设计Alcatel-Lucent、Dell、Rockwell Automation10, 11, 12 等公司研究了不同表面处理的单板抗爬行腐蚀能力，认为HASL、ImSn抗腐蚀能力最好，OSP、ENIG适中，ImAg最差。Alcatel-Lucent认为各表面处理抗腐蚀能力排序如下：ImSnHASL ENIG OSP ImAg。Dell的Randy研究认为，当焊盘为阻焊定义时，由于绿油侧蚀存在，PCB露铜会较为严重，因而更容易腐蚀(图7)。采用NSMD方式可有效提高焊盘的抗腐蚀能力11。翼型引脚器件某些翼型引脚器件引脚存在dam-bar切口，或后续成型造成折弯处镀层破损，从而成为硫化气氛下的腐蚀风险点。图8是马里兰大学的Ping Zhao、Michael Pecht在混合气体实验中的样品，可以看到腐蚀产物在塑封体上蔓延，造成了多个引脚搭接。单板组装1、回流回流的热冲击会造成绿