汽車(chē)電器電路板中水分?jǐn)U散吸收的研究

為提高汽車(chē)的各項(xiàng)性能，各種各樣的電子電器被應(yīng)用在了汽車(chē)上，而電子電器功能的實(shí)現(xiàn)需要借助印刷電路板。由于空氣中存在水分和印刷電路板具有吸水特性，因此可能造成印刷電路板中水分過(guò)多而導(dǎo)致電路板上金屬遷移，引發(fā)內(nèi)置線路短路，并可能使印刷電路板表面退化產(chǎn)生導(dǎo)電細(xì)絲失效。此外，印刷電路板中水分較高也影響材料尺寸的穩(wěn)定性，因?yàn)橛纱藥?lái)的熱應(yīng)力也會(huì)對(duì)印刷電路板及元器件的可靠性造成損害。雖然通過(guò)減少電子電器中各組件的水分含量可以解決上述問(wèn)題，但這需要了解各組件之間水分的擴(kuò)散吸收原理。目前，對(duì)于材料內(nèi)部水分?jǐn)U散吸收的研究?jī)H是基于菲克定律并針對(duì)單一材料進(jìn)行的，并沒(méi)有涉及到多材料。本文則提出一種模擬多材料水分?jǐn)U散吸收的方法，以此消除電子電器中水分含量較高的問(wèn)題。

印刷電路板中的水分最初來(lái)源于空氣中各種吸濕性鹽的微細(xì)塵粒，平均直徑為0.5μm，這是傳統(tǒng)過(guò)濾方法無(wú)法有效消除的，因此在印刷電路板制造過(guò)程中水分可能會(huì)被轉(zhuǎn)移到電路板中。若印刷電路板焊接面或表面涂層的隔

離強(qiáng)度不足，則可能在使用印刷電路板過(guò)程中繼續(xù)吸收空氣中吸濕性鹽中的水分。進(jìn)入印刷電路板中的水分將發(fā)生擴(kuò)散，水分濃度梯度越大，擴(kuò)散通量越大。目前，印刷電路板中采用的材料包括多官能基環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂和氰酸酯樹(shù)脂，是一種復(fù)合材料。對(duì)復(fù)合材料內(nèi)部水分?jǐn)U散吸收進(jìn)行分析時(shí)，依據(jù)之前確定的單一材料水分分布曲線，進(jìn)而確定復(fù)合材料不同材料的加權(quán)系數(shù)。依據(jù)不同的加權(quán)系數(shù)結(jié)合單材料的菲克定律便可確定復(fù)合材料水分?jǐn)U散吸收規(guī)律。

首先，對(duì)單一材料進(jìn)行浸水試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，按噴霧法將蒸餾水噴入樣品均勻濕化，并置于保濕器中密封潤(rùn)濕以加速水分滲透；分別在8、24、48、96h將樣品取出，并切出2mm厚的薄片，用烘干法測(cè)量各薄片質(zhì)量含水率，以確定樣品的水分分布曲線。然后，對(duì)復(fù)合材料內(nèi)部水分?jǐn)U散吸收進(jìn)行分析。依據(jù)之前確定的單一材料水分分布曲線，進(jìn)而確定復(fù)合材料不同材料的加權(quán)系數(shù)。依據(jù)不同的加權(quán)系數(shù)結(jié)合單材料的菲克定律便可確定復(fù)合材料水分?jǐn)U散吸收規(guī)律。與傳統(tǒng)的單材料分析方法相比，所提出的方法更接近材料內(nèi)部的水分?jǐn)U散規(guī)律。依據(jù)計(jì)算結(jié)果可調(diào)整復(fù)合材料中不同材料的比例，從而降低印刷電路板的水分吸收和擴(kuò)散。

DanielMarkusetal.IEEE InternationalConferenceon Thermal,Mechanical& Multi-PhysicsSimulation and Experiments in MicroelectronicsandMicrosystems, Montpellier April.29-30,2016.

編譯：張振偉