4.4 工艺可靠性加固措施

1.工艺可靠性加固的目的

在现代电子组件生产中采取工艺加固的目的就是为了解决现代电子产品在各种恶劣气候环境、机械应力环境、强电磁环境及强静电环境下，储存、使用过程中的正常工作能力，提高它们抗御恶劣环境的性能。

2.工艺可靠性加固的内容

工艺可靠性加固的内容包括：

●防止环境气候因素对电子装备的影响：包括耐温性、耐热性、耐寒性、在低压和高压下的稳定性、防尘性、防溅性、防水性，以及防薄冰、霜、太阳辐射、离子辐射、微波场等；

●防止机械作用因素对电子装备的影响：包括耐振动稳定性和耐振动性、耐冲击稳定性和耐冲击性、抗风性、抗直线加速度和离心加速度作用等；

●防止环境的生物作用对电子装备的影响：包括防霉菌性、防昆虫和鼠类损害等。

3.工艺可靠性加固的技术措施

1）防潮湿

前面已介绍了空气中的湿度会降低电子组件的表面绝缘电阻，并能加速由于盐雾或不同电化序的金属间的接触腐蚀；在温度适宜时，还会加速霉菌的繁殖；柔软材料吸收湿气后在低温下冻结而导致材料变硬变脆。因此，必须采取综合措施防止潮湿气体的影响，常用的方法有：

●结构性金属零件的防腐蚀：采用吸湿性小和耐腐蚀的金属材料，如采用不锈钢、铜合金或某些铝合金之类的耐腐蚀金属；

●采用坚固的防腐蚀敷层：如对金属进行阳极氧化或化学氧化，薄板钢的表面镀纯铝（化学的）薄层能有效地预防腐蚀；

●采用保护涂层隔离湿气，或对材料进行憎水处理，降低产品的吸湿性；

●采用环氧树脂、有机硅树脂对元器件进行灌封；

●用抗气候环境性能优良的浸渍材料来填充某些织物性的绝缘材料及组件中的空隙和毛细管等；

●对储存的元器件、零部件、组件和半成品采用密封干燥包装；

●烘干装备的内部空间；

●采取干燥过滤（湿度＜75%RH）的空气对设备循环通风；

●设备工作间安装空调。

2）防盐雾

盐雾和湿气在电子设备中的凝聚会形成强电解质，引起金属的电化学腐蚀。而大气中的腐蚀性气体和物质及组装焊接过程中所用的助焊剂等，对金属材料又将引起化学腐蚀。抑制措施为：

●在电子组件表面喷涂三防漆以阻隔；

●采取措施减小相接触的不同电化序金属材料间的电位差；

●采用电化学方法在被保护的金属表面形成一层抗腐蚀性强的钝化膜。

3）防霉菌

防霉菌的主要措施有：

●采用能遏制长霉的防霉溶夜（杀菌剂）涂敷材料；

●预防长霉的有效方法，是把设备内的湿度限制在75%RH以下；

●选用不长霉的材料和采用防霉剂处理零部件或组件；

●将电子组件进行干燥密封；

●对电子组件采用三防涂敷层，破坏和消除霉菌的生长条件。

4）热环境下工艺加固措施

除了在产品设计时选择元器件参数和结构布局等方面，要进行认真的热设计外，在组装工艺中也应采取适当措施，以确保有良好的散热效果，常采取的工艺措施如下。

●对发热元器件的安装（如电阻）其引脚应尽可能短些，大于0.5W的电阻不要贴板安装，以改善散热效果；

●大功率晶体管和IC采用散热器散热时，在芯片和散热器之间的绝缘片的两面涂上硅脂或绝缘导热脂，以减小接触热阻（约50%）；

●散热器与大功率器件之间的接触面加工应平整光滑，安装前要进行清洁处理，以尽可能减小接触热阻；

●安装变压器等发热组件时，应使铁芯与支架、支架与固定面接触良好，以减小热阻；

●在PCB上采用大铜箔面、铜导热条或铝基板散热时，可用导热绝缘胶直接将元器件体粘到这些散热面上。

5）在寒冷环境下工艺加固措施

●采用抗寒材料，如选用温度直到173K都不失去弹性的特种橡胶，即有机硅橡胶；

●在设备中配置不致凝冻及结冰的空气预热器；

●对在野外工作的设备要布置在能有效地防止雪、雨和风直接作用的掩体内；

●对决定电路参数的关键元器件采用恒温措施。

6）在低大气压力下的工艺加固措施

工作在从133×102Pa（550毫米汞柱）开始的低压下的设备均属高空设备。它可采取下列措施来降低甚至完全消除低气压对电子装备的影响。

●将设备整个密封起来；

●增大极性不同的载流部分和元件之间的距离；

●提高耐电强度和表面绝缘电阻；

●用中性气体或空气充满密封设备的内部空间。

7）在灰尘、水滴环境下的工艺加固措施

当空气中的沙土、白粉和高岭土含量超过空气总体积约0.1%时，空气就是高尘埃浓度媒质。把含灰尘的空气以10～15m/s的速度对准设备吹风，lh之后再打开机壳，若设备元器件表面上未发现灰尘，则设备被认为是防尘的。在有水滴的媒质中停留期间能维持其工作能力的设备，称为防溅设备。防溅设备在带水滴的媒质中应维持通电状态不少于2h，这时，设备的外壳内部不应进水。

●设备自然通风时，冷却空气所经过的全部通风孔都用防尘过滤器。空气防尘过滤器应

●用最普遍的为：回绕式阻隔孔、多层金属栅网、玻璃绒和其他材料作为过滤部件。

●在有水滴的媒质中，设备自然通风外孔深入到外壳内部，因此要防止倾斜的雨滴进入

●百叶窗或小孔内。

8）在电磁环境下的防护加固

电磁场能干扰电子产品的正常工作，导致产品性能降低或参数超差，甚至造成设备损坏。因此，电磁兼容问题必须要关注。

9）在静电环境下的防护加固

现代电子设备正朝向小型化、多功能、高速度方向发展，SSD（静电敏感器件）应用越来越广泛，因静电放电而造成SSD的软损伤直接影响设备的质量、寿命及可靠性。据有关资料报导，美国由于元器件受静电放电（ESD）损伤而造成的经济损失每年达50亿美元。

10）机械应力环境下的工艺加固措施

对于冲击、振动等类力学环境，除设计上要采取防护加固措施之外，在工艺上一般采用如下的防护加固措施：

●提高分立元器件的安装刚性，如尽量缩短元器件引线长度，尽可能贴板安装并用环氧树脂或聚氨酯胶等将元器件体固封在底板上。对于每根引线承重超过7g的元器件，应采取绑扎、夹紧等加固措施。

●IC一般要贴板安装，以降低安装高度。

●对恶劣力学环境中使用的PCBA组件应按设计要求采用硅胶材料灌封，以将元器件固定。