納米涂層的應用

1、-作者xxxx-日期xxxx納米涂層的應用【精品文檔】       產(chǎn)品應用簡介 Parylene應用領域簡介:  Parylene是一種對二甲苯的聚合物。用獨特的真空氣相沉積工藝制備，由活性小分子在基材表面“生長”出完全敷形的聚合物薄膜涂層，它能涂敷到各種形狀的表面，包括尖銳棱邊、裂縫和內(nèi)表面。這種室溫沉積制備的微米薄膜涂層，厚度均勻、致密無針孔、透明無應力、不含助劑、不損傷工件、有優(yōu)異的電絕緣性和防護性，是當代最有效的防潮、防霉、防鹽霧涂層材料。精細的尺寸和優(yōu)異的性能結合，使Parylene在要求高性能和高可靠

2、性的當代高新技術產(chǎn)品中得到了越來越多的應用。   Parylene二聚體涂料有Parylene N、Parylene C和Parylene D型。  Parylene N是其基礎成員，具有很好的介電性能、極低的介質(zhì)損耗、高絕緣強度以及不隨頻率變化的介電常數(shù)。它是所有Parylene中穿透能力最高的一種。  Parylene C是第二個商業(yè)化的成員，由一個氯原子替代了單體上芳香烴的一個氫原子而形成的。Parylene C將良好的電性能，物理性能結合在一起，并且對于潮濕和其它腐蝕性氣體具有低滲透性，可以提供真正的無針孔敷形隔離，是涂敷重要電路板的首選材料&#

3、160; Parylene D是第三個商業(yè)化的成員，由兩個氯原子替代了單體上芳香烴的兩個氫原子而形成的。性能與Parylene C相似，但是具有更高的耐熱能力。  Parylene HT，最新的商業(yè)化成員，由替代N型二聚體的所有的氫原子而形成。具有更低的介電常數(shù)(即透波性能好) 、更好的穩(wěn)定性和防水、防霉、防鹽霧性能。短期耐溫可達450攝氏度，長期耐溫可達350攝氏度，并具有很強的抗紫外線能力，適合作為高頻微波器件的防護材料。  目前，從普通領域到不為人知的領域，Parylene都有應用，其所涵蓋的應用市場從太空深處的飛行器、汽車發(fā)動機一直到心臟調(diào)搏器、軍事電子產(chǎn)

4、品等?？梢灶A見，得益于自動化沉積設備的出現(xiàn)，不同技術領域?qū)@種聚合物的日益熟悉，以及涂敷效率的不斷改進等等，Parylene的應用廣度將進一步得到拓寬。以下是目前幾種有代表性的應用： 、Parylene在磁芯上的應用    2、Parylene在微電子微馬達上的應用 、Parylene在上的應用  、Parylene在文物標本上的應用   、Parylene在醫(yī)學上的應用  6、Parylene在橡膠制品上的應用。磁芯/磁鐵/特殊金屬上的應用Parylene在磁芯上的應用 Parylene真空涂

5、敷技術有優(yōu)異的電性能，介電性能和低的介質(zhì)損耗及高的介電強度。同時它還具有優(yōu)良的機械性能，高的機械強度和低的摩擦系數(shù)，它不僅能提供絕緣而且也能消除摩擦引起的繞線時對線的損傷。Parylene涂層較薄且厚度均勻使繞線器件能保持最大的繞線窗，并在棱角處有足夠的涂層厚度，使性能參數(shù)極大的提高。明顯優(yōu)于刷涂,浸涂,噴涂等其它涂敷技術。它的先進性主要是氣相單體直接形成固體涂層而沒有液態(tài)的過程。涂層是從基材的表面向外生長，形成一個均勻厚度涂層，在1微米以下時也是無針孔的。又由于Parylene涂層是在室溫下形成的，因此可以防止固化時由熱膨脹引起的應力問題。     

6、    Parylene特別適合用于鐵氧體材料(磁環(huán)、磁芯)等電子組件的鍍膜，鍍膜后的電子組件其涂膜附著力強、耐磨性好、硬度高、抗高電壓絕緣性強，漆膜外觀細膩均勻、柔滑、觸感極佳。耐漆包線的繞線性強，漆膜不裂傷。同時可以增加鐵氧體等磁性材料的介電性及耐高壓性能，可以克服普通環(huán)氧樹脂噴涂處理后不耐酸、磨等方面的缺陷。Parylene 涂層能在磁性材料表面形成均勻一致的絕緣防護涂層！                  鐵氧體磁性材料及稀土永磁：高導磁軟磁鐵氧體

7、小磁芯以其體積小、性能高、用量大、市場前景好被我國磁性材料行業(yè)作為今后10-15年的重點發(fā)展產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的表面必須采用Parylene來涂上一層保護層，以增強產(chǎn)品表面的絕緣性、堅固性、光滑性。這種涂層是傳統(tǒng)的還氧噴涂所無法達到的；稀土永磁產(chǎn)品在汽車、音箱、磁療保健品、電機等領域的運用越來越廣泛。但是這類產(chǎn)品表面的耐腐蝕要求非常高。普通的電鍍、電泳處理的后的產(chǎn)品的耐鹽霧時間僅能達到70-100小時。而采用Parylene可以達到300-500小時。其耐腐蝕時間是前者的4-5倍。磁性材料（絕緣、防銹、防線傷、填補針孔穩(wěn)定特性制作）        

8、  鑄造部件 經(jīng)Parylene處理的表面不會有微粒產(chǎn)生，同時可以增強工作的可靠性，并且可防止污染。                   扇熱風扇，馬達上的應用  Parylene在扇熱風扇，馬達上的應用：     扇熱風扇電子部分經(jīng)過parylene納米鍍膜，使其可達到防潮、防水、防塵、耐酸堿、耐高電壓及干式潤滑的效果，能夠達到國際IP等級的相關要求，是目前為止最好的防水防潮

9、處理方式。                   醫(yī)學/醫(yī)療設備上應用 Parylene在醫(yī)學上的應用 Parylene是一種化學惰性好又具有良好生物相容性的高純涂層材料, 美國FDA認可，用于各類體內(nèi)植入，經(jīng)它涂敷的器件可改善表面潤滑性、生物相容性，提高可靠性。不需要經(jīng)升溫固化過程，室溫下成膜，不需要催化劑，因此生物傳感器、骨釘、骨板、心臟起搏器等植入性器件經(jīng)Parylene 涂敷可改善生物相容性，提高在生物環(huán)境中工作的可靠性

10、。導尿管經(jīng)Parylene涂敷后可提高潤滑性。         生物醫(yī)療器材：Parylene以其良好的耐腐蝕、抗細菌、 低阻滯性、低摩擦系數(shù)、防銹、抗氧、耐溶劑制作及生物相容性，在國際臨床運用的生物醫(yī)療器材的表面涂層上，將逐步取代TiNi合金涂層而被列為首選材料。                                    

11、       軍事/航空/航天，汽車電子，潛水領域上的應用 Parylene在軍事/航空/航天，汽車電子，水下設備領域上的應用        混合電路：Parylene能提高引線及焊點的結合強度，消除表面的水分、金屬離子和其它微粒污染，廣泛用于軍事科技、航空、航天等領域。        印刷電路板：是Parylene最廣泛的應用之一，它符合美國軍標Mil-l-46058C中的XY型各項標準。在鹽霧實驗及其它惡劣環(huán)境下仍可保持電路板的高可靠性，可保護控制工程線路中的敏

12、感組件，并且不會影響電路板元器件的功能運作。        集成電路板：大規(guī)模集成電路表面經(jīng)過Parylene處理后，不但可以提高引線、引腳等裸露部件的防腐、防潮能力，而且其性能不會改變。                          微電子/微馬達上的應用Parylene在微電子微馬達上的應用 Parylene涂層不僅有優(yōu)異的介電性能、低的介質(zhì)損耗和高的介電強度

13、，同時具有優(yōu)良的機械性能和耐輻射性能。Parylene如此高的介電強度主要歸功于Parylene能形成連續(xù)無缺陷和無其它填充物的薄膜。Parylene具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和低溫性能，在幾乎不改變器件尺寸的情況下提供 甚至更高的耐電壓擊穿性能。因此，Parylene可用作微電子，微馬達的表面處理和絕緣體。使用高純度的Parylene作鈍化層和介質(zhì)層，能提供安全、穩(wěn)定的防護。   微電子、半導體：使用高純的Parylene作鈍化層和介質(zhì)層，能提供安全、穩(wěn)定的防護。   傳感器和換能器：自動化控制和惡劣環(huán)境下使用的傳感器、換能器， Parylene涂

14、層防護可以提高環(huán)境適應性和可靠性，涂層無針孔，且具有防潮功能。各種傳感器傳感部件及彎曲管。適用于各種惡劣環(huán)境。                橡膠制品的應用Parylene在橡膠制品上的應用。        Parylene可以改變橡膠制品的表面特性，改變橡膠制品的摩擦性能、觸感、耐化學藥品溶脹、耐靜電擊穿性能等。         硅橡膠經(jīng)Parylene Coating后可以在硅膠按鍵產(chǎn)品的表面形成的一種

15、均勻而極薄（2-3 m）、且與原產(chǎn)品表面輪廓相一致的聚合物保護層。經(jīng)過Parylene后的產(chǎn)品，具有優(yōu)越的屏障特性、光學性能、熱性能以及良好的抗磨擦能力，使用壽命大大加強。          密封墊：儲油、儲氣裝置上的密封墊的表面經(jīng)過Parylene Coating后，可以起到防泄漏的作用。                 文物/標本上的應用Parylene在文物標本上的應用 Parylene是一種完全線性

16、結構的高結晶度透明薄膜材料，直接涂敷在被保護標本上，無需另加防霉劑，本身防霉能達零級。脆弱的文物、標本等可用Parylene加固保護，能防止文物標本、生物、動植物標本朽蝕及蟲蛀，無需特殊保護就能長期保存，被譽為是一種可給考古界、生物界帶來特殊福音的新型保護材料，能解決其它材料不能解決的文物保護問題。        脆弱的文物、標本等可用Parylene加固保護、延長壽命上千年甚至上萬年，被譽為是一種可給考古界帶來一場變革的新型文物保護材料，能解決其它材料不能解決的文物保護問題。        檔案保存 P

17、arylene覆膜可使檔紙張的質(zhì)地變得堅韌、耐儲存，不必擔心珍貴的檔在查閱時被損壞。                精密儀器，設備PCBA,FPC，SMD上的應用Parylene在精密電子儀器設備PCBA,FPC，上的應用 Parylene涂層是在室溫下在元件上自發(fā)形成的，不需要經(jīng)升溫固化過程，不需要對基材施加室溫以上的溫度和更多的時間來讓膜生長。Parylene有高的機械強度和低的摩擦系數(shù)，這二者的結合使Parylene成為對小型繞線傷害元件唯一的絕緣層

18、。Parylene是這些先進組裝方式最好的防護材料。Parylene活性分子的良好穿透力能在元件內(nèi)部，底部和周圍形成無氣隙的優(yōu)質(zhì)防護層。                   LED燈條，LED模組，顯示屏上的應用Parylene在LED燈條，LED模組，顯示屏上的應用               LED燈條、LED燈模組、LED顯示屏經(jīng)過parylene微米鍍膜，使其可達到防潮、防水、防塵、耐酸堿

19、、耐高電壓及干式潤滑的效果，能夠達到國際IP等級的相關要求，大大提升產(chǎn)品的使用壽命和使用效果。                                  Parylene(派瑞林)介紹 Parylene(派 瑞林）是對二甲苯化合物的環(huán)形二聚體，也是直鏈型聚對二甲苯的單體，在四十年代后期有英國

20、曼徹斯特大學研究高分子的一位化學家首次分離出，后來Union Carbide公司的科學家威廉戈罕開發(fā)了一種沉積方法來應用該產(chǎn)品成膜，Parylene及其成膜技術最早用于美國的軍事和航天技術，到90年代才慢慢 民用化，但其制造技術一直處于壟斷和保密狀態(tài)。目前國際上僅有幾家大公司在生產(chǎn)該系列產(chǎn)品，而國內(nèi)對該產(chǎn)品生產(chǎn)應用研究才剛剛起步。    Parylene產(chǎn)品特征   1，氣相沉積：唯一可工業(yè)化應用的氣相沉積高分子材料。2，復雜表面的完全敷型性：由于采用氣相沉積工藝，氣態(tài)的單體裂解成自由基后直接在固體表面聚合 成固態(tài)的高分子薄膜，所以在涂敷材料表

21、面上，無論形態(tài)多復雜，都能無孔不入，不會留下死角。3，納米級：根據(jù)氣態(tài)單體濃度和沉降聚合時間，可以得到均勻的 可控厚度的涂敷薄膜，其厚度在0.110微米，甚至幾十納米。4，耐腐蝕：薄膜的組成是聚對二甲苯高分子材料，水，氣透過率極低，可防水，防鹽霧，耐酸 堿，抗氧化。5，絕緣性能：既有低的介質(zhì)損耗和高的介電強度，又有高的機械強度和低的摩擦系數(shù)，適合大部分電子產(chǎn)品的應用。6，其他：透明無應力，韌性 強，摩擦系數(shù)低，不含助劑，不損傷工件，相比于尼龍或特氟龍涂敷工藝的低費用高效率等。   Parylene涂層和普通涂層膜厚均勻性的差異普通涂層Parylene涂層膜厚不均勻

22、，形狀變化了膜厚均勻，形狀一樣邊緣部分，角部的被覆性不夠四周被覆性好熱硬化的收縮壓力不能承受室溫恒定，沒有任何收縮壓力  與普通圖層采用比，Parylene涂層使用的方式對產(chǎn)品的負荷減少，另外，能均勻涂膜出來。適合于各種高要求的規(guī)格。   用途  鐵氧體磁芯：絕緣，卷線保護  稀土類磁石：防銹，絕緣  正式安裝母板（PCB主板）：絕緣，防潮  橡膠成型產(chǎn)品：表面特性改良，提高潤滑性  探頭：防潮，防腐蝕  導管導鎖：防腐蝕，提高潤滑性  醫(yī)用移植材料：防銹，防過敏  其他有高

23、度特性要求的電子部件（航空，宇宙，防衛(wèi)，汽車），醫(yī)療器械，  平板顯示，微波儀器（MEMS)   CVD成膜原理  CVD裝置是由氣化爐，熱分解及聚合缸所構成。  氣化爐：粉狀Parylene原材料加熱至120-180度升華成氣體。  熱分解爐：氣化Parylene被加熱至650-700度，單體分子進行激烈的熱分解作用  聚合缸：熱分解后的游離分子于部品表面聚合成微米厚度的高分子涂敷薄膜。 ENNDAI基本資料東莞博眾納米防水設備有限公司為全球防水自動化設備，智能自動化設備，微型自動化設備，納米應用于一體

24、的生產(chǎn)供應商、是國內(nèi)唯一一家集設計、研發(fā)、生產(chǎn)、推廣、銷售及服務為一體的綜合性高科技企業(yè)，公司擁有完全獨立的工廠。本公司引進世界級先進的技術，結合自身實力由專家指導對設備進行整體創(chuàng)新，自主創(chuàng)新的防水自動化設備，智能自動化設備，微型智能自動化設備，納米應用于一體，根據(jù)不同的客戶需求可以設計不同產(chǎn)品生產(chǎn)。公司采用了多元化的合作模式，滿足了不同領域的客戶需求，讓智能自動化納米應用，滿足人們的日常需求，認人民過上美滿幸福生活而不懈努力，博眾與您攜手共創(chuàng)未來。我們的愿景: 博眾之所長打造智能自動化與納米應用于一體, 將智能自動化與納米應用技術廣泛普及到各個領域。核心價值觀: 誠信、創(chuàng)新、高效、博愛、共贏

25、。公司經(jīng)營理念：誠信第一、 品質(zhì)保障、合作共贏。納米應用工藝,有著世界領先的Parylene涂裝技術和設備開發(fā)能力,市場含蓋海內(nèi)外幾大知名品牌電子電器的PCBA零部件,LED,及各種線路板進行防水（IP68),防潮,防腐蝕,防鹽霧，防紫外線的真空涂層處理,本工藝不會對產(chǎn)品自身產(chǎn)生任何品質(zhì)影響及外觀變化(透明涂層厚度0.5um-50um),厚度均勻、致密無針孔、透明無應力、不含助劑、不損傷工件、有優(yōu)異的電絕緣性和防護性，(符合美國FDA，USP以及MIL等標準),延長電子電器產(chǎn)品使用壽命，增強復雜環(huán)境中使用的設備穩(wěn)定性，耐久性,現(xiàn)專注協(xié)助發(fā)展國內(nèi)涂層技術及噴涂技術,歡迎各行業(yè)同仁來電咨詢,了解本

26、公司技術.                                      環(huán)境因素對電子設備的影響  在各類環(huán)境條件下，電子設備及所用的材料、零部件、元器件都可能發(fā)生腐蝕和其它環(huán)境效應，降低設備的使用可靠性。    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

27、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。

28、    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。   

29、60;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。    影響電子設備三防性能的主要環(huán)境因素有：A、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。化學侵蝕、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

30、、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

31、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

32、. 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

33、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。B、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

34、，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：a. 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。b. 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。c. 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。d. 表面有機涂層化學或電化學破壞。e. 加速電化學反應。f. 玻璃或塑料光學元件的透射能力降低。g. 提供微生物繁殖條件，對玻璃、金屬、有機材料產(chǎn)生侵蝕。h. 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，

35、或造成短、斷路。C、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?？諝庵泻}量與離海岸距離成反比。   

36、; 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a. 電化學腐蝕。b. 加速應力腐蝕。2. 電效應a. 鹽的沉積使電子設備損壞。b. 產(chǎn)生導電層。c. 腐蝕絕緣材料及金屬。3. 物理效應a. 機械部件及組合件活動部分阻塞或卡死。b. 由于電解作用導致漆層起泡。D、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。

37、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

38、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)槌睗瘢砻嫘阅芟陆?。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

39、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。E. 臭氧和腐蝕氣體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  

40、60; 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   &

41、#160;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 0.0510ppm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。F. 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)

42、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

43、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、射線，某些中子及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)子及射線組成，其

44、中90%為質(zhì)子，7%為射線，1%為電子，另有射線等。宇宙射線對材料損壞較輕，但其中的射線直接輻射對設備損壞較大。G. 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

45、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。H. 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

46、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。I. 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

47、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

48、力，使設備破裂或結構破壞。J. 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。K. 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。電子產(chǎn)品的爬行腐蝕失效何敬強、涂運驊 華為技術有限公司工藝技術研究部（2010.7.1）摘要：隨著歐盟無鉛化進展，以及亞太發(fā)展中國家環(huán)境的不斷惡化，爬行腐蝕現(xiàn)象引起業(yè)界的廣泛關注。本文通過調(diào)研業(yè)界相關研究數(shù)據(jù)，探討了爬行腐蝕的產(chǎn)生機理、影響因素以及可能的預防措施與評估方法。硫和硫化物是電子產(chǎn)品

49、的天敵，厚膜電阻的硫化失效已為業(yè)界熟知（圖1）。但隨著電子產(chǎn)品無鉛化的進展，爬行腐蝕（Creep corrosion）問題也逐漸引起業(yè)界的關注（圖2）。根據(jù)相關報道，這種腐蝕發(fā)生的速度很快，甚至有些單板運行不到一年即發(fā)生失效。馬里蘭大學較早研究了翼型引腳器件上的爬行腐蝕，并對腐蝕機理進行了初步的探討1,2。與枝晶、CAF類似，爬行腐蝕也是一個傳質(zhì)的過程，但三者發(fā)生的場景、生成的產(chǎn)物以及導致的失效模式并不完全相同，具體對比見表1。爬行腐蝕的機理馬 里蘭大學的PingZhao等認為，爬行腐蝕過程中首先發(fā)生的是電化學反應，同時伴隨著體積膨脹以及腐蝕產(chǎn)物的溶解/擴散/沉淀1。即，首先是銅基材 被氧化失

50、去一個電子（可能伴有貴金屬如Au等的電偶加速作用），生成一價銅離子并溶解在水中。由于腐蝕點附近離子濃度高，在濃度梯度的驅(qū)動下，一價銅離子 會自發(fā)地向周圍低濃度區(qū)域擴散。當環(huán)境中相對濕度降低、水膜變薄或消失時，部分一價銅離子會與水溶液中的硫離子等結合，生成相應的鹽并沉積在材料表面，如 圖3所示。爬行腐蝕的產(chǎn)物以硫化亞銅為主，這是一種P型半導體，不會造成短路的立即發(fā)生；但隨著其厚度的增加，其電阻減小。此外，該腐蝕產(chǎn)物的電阻隨濕度的變化急劇變化，可從10M歐姆下降到1歐姆2。環(huán)境因素的影響溫度從化學反應動力學的觀點來看，溫度升高，化學反應速率會加快，但相對濕度也會降低。因此，實際溫度到底在多大程度上

51、影響了爬行腐蝕的速率目前尚不明確。濕度  業(yè)界研究表明，只需50的濕度，PCB表面就會形成一層水膜。Leygraf，C等人的研究認為，隨著相對濕度從080%之間變化，干凈金屬表面可沉積210分子層的水膜3。根 據(jù)爬行腐蝕的溶解/擴散/沉積機理，濕度的增加應該會加速硫化腐蝕的發(fā)生。PingZhao等人認為，爬行腐蝕的速率與濕度呈指數(shù)關系1。Craig Hillman等人在混合氣體實驗研究中發(fā)現(xiàn)， 隨著相對濕度的上升，腐蝕速率急劇增加，呈拋物線狀4。由圖4可見，當濕度從60%RH增加到80%時，腐蝕速率變?yōu)樵瓉淼膶⒔?.6倍。此外，作者 也指出，此規(guī)律僅適用于銅的硫化；對于銀而

52、言，濕度增加，腐蝕速率無明顯變化。電壓梯度馬 里蘭大學的PingZhao、Michael Pecht等設計了SIP假件，并向引腳間施加020V不等的電壓（圖5），在Telcordia OutdoorMFG 級實驗15天后，加/不加電壓的SIP的引腳均出現(xiàn)了腐蝕，且腐蝕程度也無明顯差別。作者認為，電壓對爬行腐蝕無明顯影響2。腐蝕性氣體種類與濃度的影響  業(yè)界公認硫化氫是可以導致爬行腐蝕的，這已被大量的案例和實驗證明。HP認為，對于電子產(chǎn)品，環(huán)境硫化氫的濃度最高不能超過4.2ug/m3（正常大氣中硫化氫濃度約為0.5 ug/m3）5。單 純的二氧化硫是否可以導致爬行腐蝕，目前還

53、沒有明確結論。Leygraf，Rice的認為二氧化硫是導致Ni腐蝕的主要因素3。西安中大科技有限公司 的趙曉利、張寶根等人通過化學方法制備了10±3ppm的SO2氣氛，并將銅片置于其中。實驗結果發(fā)現(xiàn)，40±2、96小時后，銅片表面生成大量黑色腐 蝕產(chǎn)物；作者認為是CuSO4與CuS的混合物6。M.Reid、 Abbott用MFG實驗研究了SO2的影響，混合氣體實驗中(H2S 100ppb，NO2 200ppb，Cl210ppb)，SO2的量則分為0、100、200ppb三個等級。實驗發(fā)現(xiàn)。三種條件對銅的腐蝕并無明顯區(qū)別。但作者也指出，由于 實驗中使用的是純銅而不是鍍鎳的樣品

54、，因此建議混合氣體實驗中仍然保留二氧化硫7。Rice 認為，爬行腐蝕的潛伏期和爬行距離取決于Cl2濃度4，爬行的傾向與濕度直接相關。Haynes在不同氣氛中的實驗表明，爬行腐蝕（以腐蝕產(chǎn)物的厚度 和爬行距離表征）程度有以下排序8：高Cl2-高H2S> 高Cl2-低H2S > 低Cl2-高H2S；似乎也從側面說明氯氣的確有加速爬行腐蝕的作用。M. Reid、Abbott在MFG實驗中發(fā)現(xiàn)NO2對銅、銀的腐蝕影響不明顯。作者在實際環(huán)境中的長期實驗表明，NO2對于銀的腐蝕的確有加速作用，但并未提及對銅的影響。PCB/器件的設計、加工與組裝爬行腐蝕除了可以在PCB上發(fā)生外，其在連接器、SI

55、P等翼型引腳器件上也會出現(xiàn)。相關研究表明，PCB、器件的設計與制造，后續(xù)SMT組裝均會對爬行腐蝕的發(fā)生產(chǎn)生影響?；暮湾儗覥onrad研究了黃銅、青銅、銅鎳三種基材，Au/Pd/Sn-Pb三種鍍層結構下的腐蝕速率9，實驗氣氛為干/濕硫化氫。結果發(fā)現(xiàn)：基材中黃銅抗爬行腐蝕能力最好，Cu-Ni最差；表面處理中Sn-Pb是最不容易腐蝕的，Au、Pd表面上腐蝕產(chǎn)物爬行距離最長。趙曉利、張寶根等認為，鍍金層的微孔率對其抗腐蝕性能有很大影響，只有當金的厚度> 5 u m時，才基本上無孔洞，此時才有較好的抗腐蝕能力 6 （圖6）。與鍍金層類似， 鍍鎳層也是多孔性的，因此NiAu鍍層在硫化氣氛下同樣會發(fā)

56、生腐蝕。Pecht 等人認為，可以用“表面擴散系數(shù)”來定義腐蝕產(chǎn)物在某些表面上的活動性2。研究表明，金、鈀都有很高的表面擴散系數(shù)。對于單板而言，腐蝕產(chǎn)物爬行路徑 多為塑封體、阻焊、連接器基座等復合材料，至于這些材料的“表面擴散系數(shù)”有多大，其表面特性如何影響爬行腐蝕，目前業(yè)界未見報道。PCB設計Alcatel-Lucent、Dell、Rockwell Automation10, 11, 12 等公司研究了不同表面處理的單板抗爬行腐蝕能力，認為HASL、ImSn抗腐蝕能力最好，OSP、ENIG適中，ImAg最差。Alcatel-Lucent認為各表面處理抗腐蝕能力排序如下：ImSnHASL>

57、;> ENIG> OSP > ImAg。Dell的Randy研究認為，當焊盤為阻焊定義時，由于綠油側蝕存在，PCB露銅會較為嚴重，因而更容易腐蝕(圖7)。采用NSMD方式可有效提高焊盤的抗腐蝕能力11。翼型引腳器件某些翼型引腳器件引腳存在dam-bar切口，或后續(xù)成型造成折彎處鍍層破損，從而成為硫化氣氛下的腐蝕風險點。圖8是馬里蘭大學的Ping Zhao、Michael Pecht在混合氣體實驗中的樣品，可以看到腐蝕產(chǎn)物在塑封體上蔓延，造成了多個引腳搭接。單板組裝1、回流  回流的熱沖擊會造成綠油局部產(chǎn)生微小剝離，或某些表面處理的破壞（如OSP），使電子產(chǎn)

58、品露銅更嚴重，爬行腐蝕風險增加。由于無鉛回流溫度更高，故此問題尤其值得關注。2、波峰焊助焊劑據(jù) 報道，在某爬行腐蝕失效的案例中，腐蝕點均發(fā)生在夾具波峰焊的陰影區(qū)域周圍，因此認為助焊劑殘留對爬行腐蝕有加速作用13。其可能的原因是，一方面助 焊劑比較容易吸潮，造成局部相對濕度增加，反應速率加快；另一方面，助焊劑中含有大量污染離子，酸性的H+還可以分解銅的氧化物，因此也會對腐蝕有一定的 加速作用。PCBA防護措施涂覆無疑是防止單板腐蝕最有效的措施之一。此外，通過一些新材料的應用也可以提升抗腐蝕能力。Cookson的Jim Kenny等人認為，在化銀PCB表面沉積上一層自組裝分子膜（圖9），可以提升化

59、學銀單板的抗腐蝕能力14。相關評估方法    目 前業(yè)界常用MFG實驗來評估電子產(chǎn)品的抗爬行腐蝕能力，試驗箱如圖10所示。腐蝕氣體從鋼瓶出發(fā)，按照設定比例與空氣混合后進入試驗箱。實驗箱帶有溫濕度 控制系統(tǒng)，且可對箱體內(nèi)腐蝕氣體濃度進行監(jiān)控，以便氣體濃度下降后及時補充。此外，根據(jù)所用氣體種類的不同，試驗箱后帶有相應的廢氣回收裝置。Battelle Labs、EIA、IEC、Telcodia等行業(yè)組織都發(fā)布了MFG實驗方法，但各種方法的實驗條件不一（如BattelleLabs四個等級的實驗都不用SO2），缺乏統(tǒng)一的標準。另根據(jù)MacDermid的實驗數(shù)據(jù)，現(xiàn)

60、有MFG實驗條件加速應力過低，并不能有效地復現(xiàn)爬行腐蝕失效15。這也是2010年iNEMI籌建項目組進行板級MFG實驗方法研究的原因。由 于粘土中含有大量的單質(zhì)硫，因此也常用于簡易硫化實驗。通常的做法是：將粘土裝入紙杯后用水打濕，放入密閉腔（圖11），再在50下保持30分鐘左右取 出，在通風處靜置。上述步驟每天重復2次。還有人通過化學反應產(chǎn)生硫化氣氛，如NaHS和稀硫酸混合生成硫化氫。與昂貴的MFG實驗相比，粘土法、化學法 比較經(jīng)濟，操作方便。但缺點是二者無法精確地控制氣氛濃度，因此一般只用做不同樣品的優(yōu)劣對比。行業(yè)研究現(xiàn)狀與方向    不難看出，隨著全

61、球工業(yè)化的發(fā)展，大氣將進一步惡化，爬行腐蝕受到了電子產(chǎn)品業(yè)界自元器件供應商/PCB制造商/OEM廠商以及研究機構的普遍關注。截至當前的研究結果表明，需從以下的維度系統(tǒng)考慮規(guī)避措施：設計上要減少PCB/器件露銅的概率；來料方面需控制加工質(zhì)量；組裝過程要減少熱沖擊及污染離子殘留；整機設計要加強溫濕度的控制；機房選址應避開明顯的硫污染源。最后，為評估產(chǎn)品的抗腐蝕能力，合適的可靠性實驗評估方法也是必須的。目前，iNEMI在研究爬行腐蝕的影響因素，并旨在建立合適的MFG實驗方法和更準確的加速模型。雖有部分廠商宣稱已解決了此問題，但總的來看，業(yè)界仍迫切需要加強兩個方向上的研究：1、腐蝕機理。大氣中的哪些硫

62、化氣氛（如二氧化硫、單質(zhì)硫、有機硫化物等）會導致爬行腐蝕；腐蝕的發(fā)生是否存在濕度門檻值；產(chǎn)物爬行的機理和驅(qū)動力是什么，物質(zhì)表面特性，比如不同表面處理/綠油，連接器塑封材料等對爬行腐蝕有什么影響；等等方面，目前均未有公認的結論。2、 評估方法。當前各種標準的MFG測試方法最早均源自于連接器觸點腐蝕的評估，其加速模型建立也源于純金屬片的腐蝕失重數(shù)據(jù)，均未針對PCB的爬行腐蝕機 理。雖然在很多報道中均認為利用此測試環(huán)境可以復現(xiàn)爬行腐蝕，但在如濕度，二氧化硫濃度等等諸多因素的影響上均存在爭議，其加速模型也普遍被認為無法適 用。期待各研究機構與業(yè)界企業(yè)加強聯(lián)合，在以上領域深入研究，盡早規(guī)避爬行腐蝕帶來的

63、風險。參考資料：1Ping Zhao, Michael Pecht, “CREEP CORROSION OVER PLASTICENCAPSULATEDMICROCIRCUIT PACKAGE WITH NOBLE METAL PREPLATEDLEADFRAMES”,   University of Maryland, Dissertation for thedegree of Doctor of Philosophy, 2005.2 Ping Zhao, Michael Pecht, “Field failure due to creep corrosiononcomponents with palladium pre-pla