隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品輕、薄、短、小型化和多功能化的需求，電子電路及元器件正在向進(jìn)一步微型化和高度集成化方向發(fā)展。受尺寸效應(yīng)的影響，即使電子材料發(fā)生局部微量腐蝕，便會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電子設(shè)備系統(tǒng)癱瘓。
 

2007~2009年，國(guó)內(nèi)某金融企業(yè)主機(jī)房?jī)r(jià)值2億元電子設(shè)備連續(xù)三年發(fā)生含硫大氣腐蝕，導(dǎo)致電路板金屬露點(diǎn)腐蝕、器件引腳開路，造成大量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的丟失，嚴(yán)重威脅到金融安全、企業(yè)效益和客戶利益。

南方某造紙企業(yè)計(jì)算機(jī)主板發(fā)生腐蝕失效

　　電子材料的大氣腐蝕機(jī)理與其它情況下的大氣腐蝕相似，受溫度、相對(duì)濕度、污染物（Cl⁻、H₂S、SO₂ 和NO_x等）和微生物等因素協(xié)同作用。隨著全球性環(huán)境污染的加劇、國(guó)際空間站面臨霉菌困擾的窘迫、我國(guó)空間站微生物腐蝕預(yù)研的需要和軍用電子裝備三防要求（防濕熱，防鹽霧，防霉菌）的提出，微量污染環(huán)境下電子材料腐蝕行為與機(jī)理研究成為亟需進(jìn)行的課題。

　　銅及銅合金、銀及銀合金、鎳及鎳合金、金及金合金、鈀及鈀合金、錫及錫鉛合金、鋁、鍍鋅鋼材等被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中，分別作為印制電路板（PCB）導(dǎo)電材料、觸點(diǎn)接點(diǎn)材料、可焊鍍層材料、鉚接焊接安裝材料、設(shè)備的支撐和框架等。另外，硅銅樹脂、聚酰胺和環(huán)氧樹脂等聚合物分別作為涂層、膠囊包裝材料和黏結(jié)劑等。

　　電子材料對(duì)環(huán)境污染物的濃度要求十分苛刻，甚至遠(yuǎn)低于對(duì)健康損害的標(biāo)準(zhǔn)量級(jí)，如SO2的最高濃度允許值為30 ppbv,而對(duì)人體健康的標(biāo)準(zhǔn)是1000 ppbv;對(duì)于H₂S,相應(yīng)濃度分別為10 ppbv和10000ppbv.同時(shí)，在電子電路生產(chǎn)中，材料中殘留的少量Cl⁻或Br⁻等也可能直接導(dǎo)致電路腐蝕失效。電子材料的大氣腐蝕機(jī)理和其它情況下的大氣腐蝕一樣，受相對(duì)濕度、溫度和污染物（Cl⁻、H₂S、SO₂ 和NO_x等）等因素協(xié)同作用。電子設(shè)備中的Au、Ni、Cu、Ag、Al等經(jīng)常發(fā)生均勻腐蝕，腐蝕速率的大小取決于電子元件和設(shè)備所處的環(huán)境，其中，濕度對(duì)腐蝕速率大小的影響是最顯著的。在潮濕環(huán)境中，不同電極電位的金屬或合金接觸時(shí)還容易發(fā)生電偶腐蝕：當(dāng)活性金屬表面涂覆或?yàn)R射的惰性保護(hù)層有小孔或缺陷時(shí)，腐蝕性介質(zhì)將接觸活性金屬基體而誘發(fā)腐蝕。所以，這些金屬、合金、鍍層和聚合物在環(huán)境中的穩(wěn)定性和耐蝕性直接影響電子設(shè)備的可靠性和使用壽命。

　　電子設(shè)備使用環(huán)境的復(fù)雜性和電子材料選用的多樣性，導(dǎo)致了電子材料腐蝕的特殊性，主要表現(xiàn)在：

　　（1） 薄液膜下的大氣腐蝕。電子設(shè)備在大氣環(huán)境中使用，當(dāng)材料表面的相對(duì)濕度達(dá)到露點(diǎn)時(shí)，就會(huì)在電子電路和元器件表面形成一層薄液膜，污染氣體、灰塵等就會(huì)溶解于其中，形成腐蝕性電解液，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。
 

薄層液膜下大氣腐蝕的特點(diǎn)

　　（2） 微型化和高密度的多金屬材料體系。有高集成度印制電路和元器件構(gòu)成的多種金屬和合金體系，容易發(fā)生電偶腐蝕和縫隙腐蝕破壞，極微量的導(dǎo)體和半導(dǎo)體性質(zhì)的晶須和剝落的腐蝕產(chǎn)物，在狹小的空間內(nèi)導(dǎo)致元器件引腳和電子電路的短路。

　　（3） 電子材料腐蝕的環(huán)境因素極其復(fù)雜。電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用其上的環(huán)境因素的復(fù)雜性導(dǎo)致了電子材料多種類型的腐蝕。由于尺寸因素導(dǎo)致的環(huán)境影響的功能性放大，導(dǎo)致極輕微的腐蝕引起嚴(yán)重性的影響甚至破壞性的后果。

　　電子設(shè)備中金屬種類較多，元件間起絕緣或保護(hù)作用的涂層（環(huán)氧、塑料、陶瓷等）在潮濕甚至缺水的情況下，均能產(chǎn)生良好的離子導(dǎo)電性通道，金屬電偶腐蝕的傾向大。同時(shí)，由于元器件體積小，空間密度又很大，即使元器件表面存在著微量腐蝕產(chǎn)物，也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致電子電路和元器件早期失效。此外，當(dāng)空氣中污染物（如SO₂，Cl₂，NO₂，H₂S等）的含量按微量級(jí)（10^-4%）增加時(shí)，電子設(shè)備失效的可能性就會(huì)顯著增加。

　　隨著電子科技的不斷革新，電子電路和元器件正在向進(jìn)一步微型化和高度集成化方向發(fā)展，正是這種發(fā)展加大了電子材料防腐蝕的難度。在這種形勢(shì)下，對(duì)電子材料腐蝕與防護(hù)問題的關(guān)注變得越來越重要。

責(zé)任編輯：郭靜

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