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电子设备的隐形杀手

来源:百度百科 点击次数:156 发表时间:2019-11-18

      伴随着人类一次次工业革命,现代生活是科技生活、大数据生活、人工智能生活,生活已经被电子产品所霸占,比如:上班可以无纸化办公用的是电脑;出行已经没有了人力车、用得都是机动的;购物叫外卖都在手机里;家里放的都是电器设备。我们生活中,每天低头抬头都是电子设备。
      所有电子设备都是一个品质的整体,中间功能相互依赖,如果设备中哪个元器件出现问题,都可能会影响到设备的正常使用。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。
       当下,电子设备工作环境千差万别,温度、空气湿度、压力、微生物、腐蚀、直接冲击等等,许多我们预判不到的环境下工作。这对电子产品在各种复杂环境下工作的稳定性,提出来新的挑战。特别是在高密度、高集成、微电子化的产品,其核心部件PCBA板的抗环境能力,是整个电子设备稳定性的最重要前提。

那么,PCBA板对电子产品有哪些具体的影响:
                                                                  

1、温度的影响(和域纳米防水技术)

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:

A  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。
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。
B 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。
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。
2、空气湿度的影响(和域纳米防水技术)
     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:
1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 表面有机涂层化学或电化学破坏。
5. 加速电化学反应。
6. 玻璃或塑料光学元件的透射能力降低。
7. 提供微生物繁殖条件,对玻璃、金属、有机材料产生侵蚀。
8. 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。
3、盐分的影响(和域纳米防水技术)

        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
电化学腐蚀。加速应力腐蚀。
2. 电效应
盐的沉积使电子设备损坏。产生导电层。
腐蚀绝缘材料及金属。
3. 物理效应
机械部件及组合件活动部分阻塞或卡死。由于电解作用导致漆层起泡。
4、微生物的影响(和域纳米防水技术)

        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. 引起短路。
5、臭氧和腐蚀气体的影响(和域纳米防水技术)
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0.05~10ppm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,其腐蚀产物是可溶的,腐蚀能够连续进行。
6、辐射的影响(和域纳米防水技术)
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、β、γ射线,某些中子及γ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γ射线会引起瞬时效应。
3. 宇宙射线辐射
宇宙射线由质子及α射线组成,其中90%为质子,7%为α射线,1%为电子,另有γ射线等。宇宙射线对材料损坏较轻,但其中的α射线直接辐射对设备损坏较大。
7、压力的影响(和域纳米防水技术)
潜艇使用的电子设备,除结构件受应力腐蚀外,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。
8、其它环境影响(和域纳米防水技术)
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,使设备破裂或结构破坏。
          面对以上所有破坏电路板的环境,科学家尝试着为电路板做一层保护模,经过不断的努力,目前市面上已经有纳米防水薄膜,可以抗高低温、防潮防水、防水各种物质腐蚀,纳米防水薄膜真正的为电路板穿上了一件保护套。


                                                                                       
                                                                           

东莞市和域战士纳米科技有限公司,从事纳米防水防涂层研发十余年,其纳米防水涂层可以改变工件表面的张力,从而影响其疏水或亲水效果。纳米防水涂层绿色环保、无色无味。
和域战士是一家专注于等离子纳米防水技术的研发和生产制造企业,拥有一支出色的研发团队。从研发、生产、推广及销售一体,涉及的产品有防水涂层加工、纳米防水材料及纳米防水设备的销售,应用于电子、纺织、医疗、军工等行业。为客户量身定制产品防水、防汗、防水腐蚀的最佳解决方案,延长产品使用寿命、增加产品稳定性,协助客户打造更优质的产品品质! 
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