板材耐化学腐蚀性:关键测试方法与应用要点解析
本文将深入探讨在这些严苛环境中,如何评估基材的抗湿气、抗盐雾性能以及长期稳定性,为工程师提供实用的测试方法和应用建议。
一、耐化学腐蚀性的重要性
汽车电子设备需应对发动机舱内的高温、潮湿、油污以及各种化学介质的侵蚀;海洋设备则长期面临高盐度、高湿度的空气以及海水的直接浸泡和冲击。若 PCB 板材耐化学腐蚀性不足,会导致线路短路、断路、信号传输异常等问题,最终引发设备故障甚至安全事故。
二、抗湿气与抗盐雾性能测试方法
浸泡试验
将板材样品浸泡在特定的化学溶液中,如模拟海水的盐溶液或潮湿环境中常见的酸、碱溶液。在一定温度和时间条件下,观察样品的外观变化、重量变化以及性能变化。对于汽车电子,可采用更接近实际工况的冷却液、润滑油等溶液进行浸泡;海洋设备则优先选择不同浓度的盐水溶液,浸泡时间通常为数百小时甚至数月,以模拟长期使用情况。
盐雾试验
常用方法包括中性盐雾试验(NSS)、乙酸盐雾试验(AASS)和铜加速乙酸盐雾试验(CASS)。NSS 试验采用 5% 的氯化钠盐水溶液,溶液 pH 值调在中性范围(6~7),试验温度 35℃,盐雾的沉降率在 1~2ml/80cm²·h 之间;AASS 试验在 NSS 的基础上加入冰醋酸,使溶液 pH 值降低至 3 左右;CASS 试验则在盐溶液中加入少量铜盐,加速腐蚀过程。试验时间一般为 24~720 小时,通过观察样品在试验后的腐蚀程度,评估其抗盐雾性能。
湿热试验
将板材置于高温高湿环境中,如温度 40℃、相对湿度 90% 的试验箱内,持续时间通常为数百小时。通过监测样品在试验过程中的电气性能变化、外观变化以及吸水率等指标,评估其抗湿气性能。对于汽车电子,可模拟雨季或高湿度地区的使用环境;海洋设备则可模拟海岸潮湿环境或船舶内部的高湿条件。
三、长期稳定性测试方法
自然环境暴露试验
将板材样品置于实际使用环境中,如汽车电子设备安装在车辆发动机舱内进行实地运行测试,海洋设备放置在海边或海上平台进行长期暴露。测试周期通常为数月至数年,定期对样品进行取样检测,观察其性能变化情况,以评估长期稳定性。这种方法能够真实反映板材在实际使用环境中的性能变化,但测试周期长、成本高且受环境因素影响较大。
加速老化试验
通过模拟和强化自然环境中的腐蚀因素,加速板材的老化过程。例如,采用紫外光照射模拟阳光中的紫外线,结合高温高湿环境,加速板材的光老化和湿热老化;或者在盐雾试验的基础上,增加温度和湿度的循环变化,模拟海洋环境中的昼夜温差和湿度变化。试验周期一般为数百小时,根据样品在试验后的性能变化,预测其长期稳定性。这种方法能够在较短时间内获得接近实际使用情况的测试结果,但需要精确控制试验条件,以确保试验结果的准确性和可重复性。
四、提升板材耐化学腐蚀性的建议
选材方面
对于汽车电子,优先选择具有良好耐化学腐蚀性和高温稳定性的基材,如 FR - 4 环氧玻璃布层压板等;海洋设备则可考虑采用特殊的耐腐蚀基材,如乙烯基酯树脂板等。
表面处理方面
采用合适的表面处理工艺,如化镍钯金(ENEPIG)、沉金(ENIG)等,增强板材表面的耐腐蚀性和防护性能,防止基材受到外界化学介质的侵蚀。
设计方面
在 PCB 设计中,合理布局线路,避免线路过于密集或靠近板边,减少化学腐蚀的风险。同时,增加防护措施,如在板材表面涂覆防护涂层、安装防护外壳等。
在汽车电子、海洋设备等恶劣环境中,确保 PCB 板材的耐化学腐蚀性至关重要。工程师们需根据实际应用场景,选择合适的测试方法,如浸泡试验、盐雾试验、湿热试验、自然环境暴露试验和加速老化试验等,全面评估板材的抗湿气、抗盐雾性能及长期稳定性。通过合理选材、优化设计和表面处理等措施,提升板材的耐化学腐蚀性,保障电子设备在恶劣环境下的长期可靠运行。
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