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电子产品岂能裸奔 细数损害电子设备的几大环境因素

WaterOff
2018-03-17 05:39:44

    随着电子设备向微电子化、高集成化和高密度装置方向发展,以及电子线路的高阻抗和放大特征,金属稍有腐蚀,对整机电气性能和机械性能等的影响更为显明。

损害电子产品三防性能的重要环境因素一、温度    温度导致元器件物理损伤、参数漂移或引起性能降落,可以改变材料性能和几何尺寸并增长化学活性。化学侵蚀、腐蚀及其它有害过程都会因高温的作用而加快,很多绝缘材料在高温下会放出有机气体,改变自己的电气特征,并对邻近零部件、元器件产生腐蚀作用。详细影响如下:
1. 高温效应
a. 设备过热导致电路稳固性降落、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征。
e. 改变材料的局部或悉数尺寸。
f. 引起机械性故障或破坏完备性,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/热动装配的通断范围。
i. 金属氧化,接点接触电阻增大,金属材料外观电阻增大。
    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,因物理性能发生转变,使其功能受到临时的或永世性的损伤,详细影响如下:
a. 材料发硬发脆,结构强度削弱,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. 润滑剂黏度增长,流动性降低,削减或散失润滑特征。
d. 元器件性能转变,如铝电解电容损坏,石英晶体不震动,蓄电池容量降低。
e. 结构失效,增大滑动件的磨损,衬垫、密封垫弹性消散,引起泄漏破裂、开裂、脆裂、冲击强度降低。
f. 减震支架的刚性增长。
g. 受束缚的玻璃产生静委靡。
h. 水冷凝和结冰。
i. 穿珍爱服的操作人员,其天真性、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每每是影响电子设备性能、引起腐蚀的重要缘故原由。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,即便在洁净大气环境,金属也会生锈。实验室实验效果注解,铁的腐蚀临界湿度为65%,锌的腐蚀临界湿度为70%。
    温度降落,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,严寒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。


    设备和工程材料腐蚀过程中,水每每是重要的腐蚀物质。水是一种电解质,而且能消融大量的离子,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显明的影响;在肯定条件下,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、蒸汽照旧液态水等情势,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重要因素。
    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运动零部件卡住。
2. 有机材料吸湿后降低或丧失机械强度,或膨胀而失去外形稳固性。
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,损耗角正切值增长等。
4. 外观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. 提供微生物滋生条件,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漏路径、降低介电强度和绝缘,或造成短、断路。


    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情势的盐分环境中,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,对金属珍爱膜有穿透作用,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。
    消融在水中的盐分是电子设备加速腐蚀的另一个紧张因素,分外是沿海地区和海洋环境,海洋含有3.5%~3.9%的盐,其严格度达到最大值。空气中含盐量与离海岸距离成反比。
    在零件加工、部件组装、整机装置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,均为腐蚀性子,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
   机械部件及组合件运动部分壅塞或卡死。
   因为电解作用导致漆层起泡。

四、微生物和动物

      微生物侵蚀一样平常是指真菌、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,损害设备使勤奋能。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. 设备外观在制造、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,运动部分受壅塞。霉菌吸附水分导致其它情势的腐蚀,如电化腐蚀。
b. 霉菌代谢的有机酸能造成金属腐蚀和氧化,光学透镜外观薄膜侵蚀,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. 对电气和电子体系,霉菌的直接或间接破坏作用,能损坏电气和电子装配,霉菌跨越绝缘材料外观滋生生长时破坏或降低绝缘强度,引起短路,影响细密调节电路的电气性能。
b. 对光学装配的损害重要由间接破坏作用引起,长霉能影响光线通过,壅塞可动部分,使不潮湿的外观变为潮湿,外观性能降落。
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题目,或使人感到不兴奋,用户不愿意使用。
d. 破坏密封、引入潮气。
e. 微生物生长形成扩展堆积物,造成珍爱层破坏、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,引起金属外观的缝隙腐蚀。
g. 霉菌通过消费固态和气态物质,破坏金属外观的电化学平衡,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。

五、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、粒化等征象,机械强度降落,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,一样平常农村雨水的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显明的加速金属材料的大气腐蚀,硫的氧化物,使银变色发黑,增长导电接点之间的电阻,甚至引起打火,硝酸盐可以加速金属外观腐蚀等。
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。气氛腐蚀比一样平常的大气腐蚀要紧张的多,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、钢紧张腐蚀,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,腐蚀能够延续进行。

六、辐射
1. 太阳辐射
    在地面和低大气层中使用或无掩蔽贮存的设备,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,其热吸取量或放射量与被照射物体外观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,太阳辐射强度的转变还可以导致设备的各个部件以不同的速率膨胀或收缩,引起紧张的应力和降低结构的完备性。太阳辐射的热效应有:
a. 运动机件卡死或松动。
b. 焊接口和胶粘零件强度降低。
c. 强度和弹性发生转变。
d. 联动装配正确度降落或失灵。
e. 密封完备性降低。
f. 元器件性能发生转变。
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转变。
j. 涂层和其它珍爱层起泡和脱落。
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,自然和合成橡胶会受到短波长辐射的光化学作用性能敏捷劣化,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,加速中子会引起永世性损坏,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。

七、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紧张因素之一。
    尘埃每每在工业地区出现,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题目有:
a. 外观磨蚀,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. 运动部件和过滤器壅塞,影响功能,电气性能转变。
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。

八、压力
    潜艇使用的电子设备,除结构件受应力腐蚀外,通常没有特别的腐蚀题目。但对于航天、航空电子设备,在非密封舱工作时会出现的题目有:
a. 在较低气压下出现绝缘击穿、跳弧、电弧、电晕放电征象,产生臭氧,电气设备工作不稳固或故障。
b. 冷却不良,设备温度升高,缩短工作寿命。
c. 高空遨游飞翔及返回地面的多次循环中,气压转变可引起密封泄漏,产生冷凝,导致腐蚀,电气性能转变,机械强度降落。
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、冷焊等征象。

九、机械环境条件
1. 风
    风引起机械强度降落,结构失效,影响功能或发生机械堵塞,加速磨损,增强高低温影响。
2. 振动
    振动引起机械应力委靡,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,电子插件性能降落,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,导头特征和引信装配的电气性能降落,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
    低频影响与振动雷同。
    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,或液压增长造成漏液。
6. 爆破环境
    爆破环境造成紧张机械应力,使设备破裂或结构破坏。

十、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。

十一、复合环境的影响
    各种环境因素每每综合的作用于产品,因此对环境防护也要采取综合性措施。

 

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