摘要： 通過(guò)對(duì)電子設(shè)備生產(chǎn)、操作過(guò)程中的直接污染及貯存環(huán)境效應(yīng)所帶來(lái)的間接污染等情況進(jìn)行分析， 探討了電子設(shè)備長(zhǎng)期貯存所造成的失效機(jī)理； 并在此基礎(chǔ)上， 提出了降低電子設(shè)備電路污染影響的若干措施， 對(duì)電子設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用具有重要的參考價(jià)值。

　　1 引言

　　在電子設(shè)備長(zhǎng)期貯存過(guò)程中，導(dǎo)致電路功能失效以及電路中某些線路發(fā)生故障如短路、斷路等因素，實(shí)際上是由于某些電路污染作用和某些缺陷的暴露。這里所說(shuō)的污染是指電子設(shè)備電路制造過(guò)程中帶來(lái)的不良因素，如水分、材料雜質(zhì)以及電子零部件自身和電路所處的貯存環(huán)境因素等污染。污染按其來(lái)源不同可分為以下幾種：

　　a）外界自然環(huán)境的污染。這里包括自然環(huán)境中的濕氣、鹽物以及空氣中的灰塵粒子等，這些都可以歸納為外界自然環(huán)境這個(gè)污染源，這些因素往往是引起電子設(shè)備電路失效的加速因素。

　　b）電子零部件自身的污染。它包括電子零部件材料制造中的污染（即雜質(zhì)）以及制造過(guò)程中操作環(huán)境及操作過(guò)程中所帶來(lái)的污染因素，如空氣中載物粒子及潮氣，以及某些特殊金屬粒子。

　　c）由于采用材料的缺陷而間接引入的污染。

　　這里所說(shuō)的間接污染是指經(jīng)過(guò)其它因素作用而暴露出來(lái)的污染，包括一些電路材料長(zhǎng)期貯存經(jīng)外界因素作用而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的污染，如某些塑料在一定條件下所形成的聚合物還原，生成水，氯氣等有害物質(zhì)。

　　本文將電子設(shè)備長(zhǎng)期貯存環(huán)境因素作為電子設(shè)備電子零部件貯存失效的外因，電子零部件自身制造過(guò)程中帶來(lái)的污染和電路污染以及材料缺陷，工藝不足作為電子設(shè)備、電子零部件貯存失效的內(nèi)因，其具體分析如下：

　　2 電路生產(chǎn)過(guò)程中的直接污染

　　在電子設(shè)備、電子組件的生產(chǎn)過(guò)程中，由于生產(chǎn)工藝及操作人員的控制因素將不可避免地給電路造成污染，在生產(chǎn)過(guò)程中，盡管采取某些必要的清潔措施，但有些細(xì)微粒子會(huì)粘附到電路中去，這些粒子可能包括絕緣體、半導(dǎo)體及金屬細(xì)微粒子。同時(shí)操作過(guò)程中操作環(huán)境因素的清潔程度也不是非常高，這時(shí)空氣中的某些潮氣及氣載物會(huì)吸附到電路中的某些部分。另外還有一些空氣中漂浮的沉降物也會(huì)進(jìn)入電路對(duì)電子設(shè)備、電子零部件造成污染。

　　生產(chǎn)過(guò)程中操作人員手上的某些物質(zhì)也會(huì)對(duì)電子零部件及電路造成污染，如汗液、殘留在手上的洗手劑。盡管現(xiàn)在大多要求使用手套、指套及鑷子等器具，但污染依然不可避免，因?yàn)檫@類器具本身并不是完善無(wú)缺的。在進(jìn)行電子設(shè)備、電子組件塑封前要進(jìn)行干燥，這并不能完全保證潮氣被清除。并且對(duì)許多粒子來(lái)說(shuō)，80～100 ℃的干燥溫度并不能使它們離開電路。所以在電路生產(chǎn)過(guò)程中污染是不能控制的，這些污染在一定的環(huán)境下很有可能造成電子零部件的失效甚至整個(gè)電路功能的失效從而引起電子設(shè)備失效。

　　3 環(huán)境效應(yīng)帶來(lái)的間接污染

　　在電子設(shè)備長(zhǎng)期貯存環(huán)境條件下，如在熱、潮濕或兩者的結(jié)合，或熱與低氣壓的情況下，有可能削弱以致破壞結(jié)構(gòu)材料、絕緣體或?qū)w材料，使之變成污染物，然后在長(zhǎng)期貯存中與電子設(shè)備、電子零部件作用而使之失效。這類污染對(duì)電子零部件的影響是不容忽視的。其主要包括以下幾個(gè)方面：

　　a）電離作用

　　我國(guó)華南等地區(qū)屬于濕熱地區(qū)，這些地區(qū)中的熱和潮濕不僅能將電子組件中的某些材料變成污染物，而且也能通過(guò)電離作用活化潛在的污染物，這樣就造成了電路及零部件的污染。

　　b）熱解作用

　　在電子設(shè)備電子組件的生產(chǎn)過(guò)程中要采取一些熱加工方法，如用電烙鐵焊接，塑封前的干燥以及塑封，這些過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生熱。這些熱加工方法將會(huì)不同程度地引起電子設(shè)備、電子組件中熱固和熱塑材料的熱解（碳化），使很好的電絕緣聚合物變成短鏈分子，從而降低了絕緣特性，甚至變成離子化或可離子化的化合物。在熱區(qū)及其鄰近的部分，電介質(zhì)的特性明顯降低，與熱區(qū)越遠(yuǎn)這種影響就越小。

　　這是由于熱解作用使絕緣體變成半導(dǎo)體或?qū)w造成的。該效應(yīng)一般被稱為“漏電流路徑的形成”。例如焊接時(shí)，電烙鐵頂部的熱量可以使聚氨酯成為二氧化碳和水，電子設(shè)備中的固體鉭電解電容器選用環(huán)氧樹脂作為封口時(shí)的材料，這種材料同樣會(huì)引起熱解，造成電容漏電流增大而使電子設(shè)備失效。

　　c）濕熱引起的還原

　　聚合物材料的還原是另一種污染源，通常還原定義為：“化學(xué)聚合反應(yīng)的逆過(guò)程”，即重新生成原來(lái)的成分，例如：

　　A +B＝A B （聚合反應(yīng)，A B 為聚合物）。

　　A B ＝A 十B （還原為原來(lái)的成分）這種還原現(xiàn)象是由水解作用引起的，而且為加速的氫氧根離子所促進(jìn)，在我國(guó)某些地區(qū)，亞熱帶的高溫和高濕氣候可以提供這樣的氫氧根離子，這種還原的前提條件為：相對(duì)濕度必須在75 ％以上，環(huán)境溫度必須高于45 ℃，而這些條件在我國(guó)濕熱地區(qū)剛好能夠滿足，引信中的一些聚氨酯和密封劑就很有可能引起還原而造成污染。這種還原進(jìn)行的程度取決于溫度和濕度的組合程度以及材料本身的敏感性。因此電子設(shè)備中的所用材料很值得我們注意。

　　盡管在電子設(shè)備中的電子組件和電子零部件生產(chǎn)與加工工藝過(guò)程中采取了一些措施，但這些措施卻存在著許多問(wèn)題。在生產(chǎn)過(guò)程中大量污染物通過(guò)不易覺(jué)察的渠道直接或間接地被引入到電子組件中去，這些污染物在一定的外界條件作用下會(huì)對(duì)電子組件產(chǎn)生不同程度的影響，造成電子組件功能不能完全發(fā)揮甚至失效，從而對(duì)整個(gè)電子設(shè)備產(chǎn)生影響。

　　4 降低電路污染影響的措施

　　a）從設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行污染控制

　　設(shè)計(jì)人員在根據(jù)給定要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，一定要充分考慮所用的電子零部件之間的相容性以及在某種環(huán)境條件的作用下可變成污染物的某些材料或組合材料的特性，在必要時(shí)規(guī)定有效涂層、密封和封裝等。這些主要從電特性、組件編排和裝配密度以及環(huán)境暴露三個(gè)方面來(lái)考慮。設(shè)計(jì)電路要考慮元件及材料的電特性，例如：所用的絕緣材料在長(zhǎng)期貯存條件下是否會(huì)引起大幅度變質(zhì)，引起絕緣性能下降，導(dǎo)致潛在的電路通道產(chǎn)生。當(dāng)裝配密度增加時(shí)，我們要增加污染控制的程度，因?yàn)殡S著導(dǎo)體間距變窄，污染影響變得更加明顯，既要考慮電路貯存環(huán)境，也要考慮電離、熱解、還原等現(xiàn)象是否發(fā)生。對(duì)于塑封組件要考慮塑封材料變質(zhì)后是否引起電子元器件之間產(chǎn)生漏電流現(xiàn)象，引起引信的密封性降低。

　　b）根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)條件進(jìn)行污染控制

　　電子設(shè)備產(chǎn)品的生產(chǎn)總是在一定的技術(shù)條件下進(jìn)行的。一定的生產(chǎn)技術(shù)水平可以將污染控制在一定的水平上，防止許多直接和間接的污染產(chǎn)生，在電路生產(chǎn)中采取一些可以控制的材料、元器件及工藝，將污染控制在電路可以承受的范圍內(nèi)，這盡管是一種保守的辦法，對(duì)于提高電路可靠性卻是十分有利的。

　　c）在生產(chǎn)、貯存環(huán)境下進(jìn)行控制

　　電子設(shè)備電路在生產(chǎn)貯存過(guò)程中其生產(chǎn)、貯存環(huán)境的許多因素會(huì)對(duì)電路造成影響，如濕熱、潮氣、鹽物、空氣中的灰塵粒子等氣載物以及許多各種材料的小顆粒等，這些因素沉積在電路中就會(huì)給電路造成影響。對(duì)于這些因素的控制，我們主要從其生產(chǎn)、貯存環(huán)境的控制來(lái)著手，可以改善空氣質(zhì)量，保持生產(chǎn)、貯存環(huán)境的清潔程度，對(duì)于生產(chǎn)、貯存環(huán)境采取必要的控制措施，如除塵、除濕、恒溫等。

　　d）加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)，控制污染

　　在操作或生產(chǎn)過(guò)程中，由于操作人員的參與會(huì)使許多污染物污染電路，這些污染物主要來(lái)自操作人員的頭發(fā)、皮膚和衣服等，并直接留于電路中。

　　同時(shí)還有一部分污染物是由于操作人員違反一些防護(hù)措施造成的，這就要求我們要加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)，提高其認(rèn)識(shí)和技術(shù)水平，盡可能地減少這些污染。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　電路污染會(huì)對(duì)電子設(shè)備長(zhǎng)期貯存而失效產(chǎn)生很大的影響，它將導(dǎo)致電子設(shè)備使用率及可靠性降低。

　　因此，必須對(duì)電子設(shè)備產(chǎn)品的生產(chǎn)、操作及貯存環(huán)境采取有效的控制措施。