微型化和高集成的印刷電路板(PCB)環(huán)境敏感性增加,電子設(shè)備服役的熱帶海洋和熱帶雨林大氣環(huán)境更加嚴(yán)酷。霉菌屬于真菌,好氧喜濕,熱帶海洋和熱帶雨林大氣環(huán)境的濕熱條件極利于霉菌生長代謝,使得霉菌在PCB表面迅速生長繁殖。霉菌在生長繁殖過程中產(chǎn)生大量的菌絲體,這些菌絲體是由薄壁細(xì)胞組成,菌絲體具有很強(qiáng)的吸濕作用,從而使PCB長期處于潮濕狀態(tài);霉菌絲因含有水分而具有導(dǎo)電性,菌絲層會越過絕緣材料形成電氣回路,造成電路短路;霉菌的附著不僅影響PCB的物理性能和電氣性能,其不均勻分布可以改變附著區(qū)域的pH值、氧含量和含鹽量等,同時微生物的生命活動以及新陳代謝產(chǎn)物又會嚴(yán)重影響電子設(shè)備的腐蝕過程,特別是環(huán)境、電磁、化學(xué)、生物等多種因素協(xié)同作用的影響將顯著降低PCB的可靠性,造成電子元器件性能劣化、電路短路等影響,甚至帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
高密度印制電路板
曲霉屬菌在PCB HASL表面附著生長
北京科技大學(xué)腐蝕與防護(hù)中心肖葵課題組研究了熱帶雨林大氣環(huán)境中不同金屬鍍層的PCB板(PCB-Cu、PCB-ImAg、PCB-HASL和PCB-ENIG)表面附著的野生菌株進(jìn)行分離純化,并結(jié)合平板沉淀方法對海洋大氣環(huán)境中的菌株進(jìn)行分離純化,同時在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對PCB的微生物腐蝕行為與機(jī)理進(jìn)行了研究。在熱帶雨林環(huán)境中,霉菌孢子可以在PCB表面附著并繁殖大量菌絲,加速PCB表面的腐蝕和破壞,同時發(fā)現(xiàn)西雙版納野生芽孢桿菌 Bacillus spp.的代謝產(chǎn)物和微生物膜的氧濃差電池作用,協(xié)同加速了PCB的腐蝕。在海洋大氣環(huán)境中, Aspergillus versicolor霉菌孢子附著于材料表面之后,會生長出菌絲,其分泌物中含有酸性物質(zhì),與薄液膜當(dāng)中的金屬離子形成羧酸產(chǎn)物,促進(jìn)了菌絲附著區(qū)域的金屬腐蝕;當(dāng)施加10 mT的磁場時,霉菌在PCB表面的生命活動會受到明顯的抑制,從而降低了PCB的霉菌腐蝕程度,而當(dāng)10 mT磁場與12 V偏壓共同施加于接種過霉菌孢子的PCB時,孢子和菌絲聚集在陽極板上,通過對Cu的腐蝕,加速了金屬的電離,最終使腐蝕產(chǎn)物更容易地遷移到陰極板上,霉菌的存在加速了PCB在電磁場環(huán)境中的電化學(xué)遷移。
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