賈潤川，李 明，朱 蒙，陳 宇，李 剛，駱 晨

（1.中國航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028；2.中國航發(fā)北京航空材料研究院，北京 100095）

艦載平臺(tái)環(huán)境被認(rèn)為是最嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境，不僅會(huì)受高溫、高濕、高鹽霧的海洋大氣環(huán)境的影響，還會(huì)受到艦船、艦載機(jī)等的動(dòng)力系統(tǒng)排放的尾氣中所含的SO2、NOx等氣體的污染[1]。使用中性鹽霧、酸性鹽霧試驗(yàn)方法往往無法準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)艦載機(jī)材料、防護(hù)工藝等在艦載平臺(tái)環(huán)境下服役時(shí)出現(xiàn)的腐蝕損傷問題，因此，美海軍于20 世紀(jì)70～80 年代提出了鹽霧/SO2試驗(yàn)方法[2]。相關(guān)研究顯示，該試驗(yàn)方法對(duì)于典型航空用金屬材料（4130高強(qiáng)度合金鋼鍍鉻、40Cr-Ni-Si合金鋼鍍鎳、2Al2鋁合金導(dǎo)電氧化等）、橡膠材料（乙丙橡膠、丁腈橡膠）等在外場艦載平臺(tái)環(huán)境下的腐蝕行為具有更好的相符性[3-4]。

艦載平臺(tái)上，除結(jié)構(gòu)材料、橡膠材料外，電子產(chǎn)品暴露出的腐蝕問題也越來越突出[5]。目前，已有的相關(guān)研究大部分都是基于海洋大氣環(huán)境，而對(duì)艦載平臺(tái)下的電子產(chǎn)品腐蝕問題的研究卻相對(duì)較少。相關(guān)研究表明，我國現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中的中性鹽霧試驗(yàn)方法對(duì)電路板的腐蝕損傷與海洋大氣環(huán)境相比，具有一定的相似性，但并不能完全模擬電路板在海洋環(huán)境中出現(xiàn)的破壞行為和規(guī)律[6-7]，加之艦載平臺(tái)與海洋大氣環(huán)境因素存在差異，研究艦載平臺(tái)下電路板的腐蝕失效機(jī)制，探索鹽霧/SO2試驗(yàn)方法是否適用于模擬艦載平臺(tái)環(huán)境下電子產(chǎn)品的腐蝕行為，是1個(gè)亟需解決的問題。

本文主要以2 種航空電路板為研究對(duì)象，開展隨艦暴露試驗(yàn)、干濕交替酸性鹽霧試驗(yàn)，并且參照美標(biāo)ASTM G85 標(biāo)準(zhǔn)開展了鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)，對(duì)比了3種試驗(yàn)條件下電路板的腐蝕行為與機(jī)制，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)條件的選用具有重要指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)對(duì)象

文中選用的試驗(yàn)件為2 種專門設(shè)計(jì)的航空電路板。第1種為印制板（printed circuit board，PCB），其包括多個(gè)串聯(lián)的鍍通孔（plated through holes，PTH）、叉指電極等，表面涂覆聚氨酯涂層；第2 種為功能板，其包含F(xiàn)lash 存儲(chǔ)芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、微處理器（CPU）等，具有存儲(chǔ)與讀取信息的功能，表面也涂覆聚氨酯涂層。

為更好地說明電子元器件的腐蝕失效問題，在功能板中盡量采用塑封器件，其中：Flash 存儲(chǔ)芯片使用AMD 公司的AM29F040B-90JI，封裝形式為PLCC32塑封；電平轉(zhuǎn)換芯片使用 TI 公司的SN74LVC4245APW，封裝形式為SSOP24 塑封；CPU使用TI 公司的TMS320F28335ZJZA，封裝形式為BGA176金屬封裝。

1.2 試驗(yàn)條件

本文中使用的3種試驗(yàn)條件如表1所示。

表1 本試驗(yàn)使用的3種試驗(yàn)條件Tab.1 Three test conditions used for this test

印制板和功能板在各條件下的試驗(yàn)安排如表2所示。所有試驗(yàn)件在試驗(yàn)時(shí)均不通電。

表2 印制板和功能板的試驗(yàn)安排Tab.2 Test arrangements for PCBs and functional boards

1.3 試驗(yàn)檢測

在本試驗(yàn)中，使用數(shù)碼相機(jī)和體視顯微鏡拍攝記錄試驗(yàn)件的腐蝕外觀，表面微觀形貌使用Quanta400型掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，使用Link2SISI 能譜儀（EDS）對(duì)樣品表面的腐蝕產(chǎn)物元素組成進(jìn)行分析。

印制板叉指電極的絕緣電阻使用飛針測試機(jī)（設(shè)備編號(hào)SN066500/SN296500）在500 V 電壓下測量。功能板的信息讀取功能的測試方法為：通過功能板自帶的RS232接口將功能板安裝于相應(yīng)的測試板上，外接電源與控制計(jì)算機(jī)，通過串口調(diào)試助手輸入指令調(diào)取功能板的自測試功能。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 印制板在3種環(huán)境下的失效

2.1.1 隨艦暴露試驗(yàn)

隨艦暴露試驗(yàn)后，印制板上的典型鍍通孔、叉指電極的外觀如圖1 所示。暴露6 個(gè)月后，鍍通孔的內(nèi)邊緣出現(xiàn)少量白色腐蝕產(chǎn)物，鍍通孔的表面、鍍通孔之間的表面導(dǎo)線、叉指電極表面都并未出現(xiàn)明顯變化，經(jīng)測試，叉指電極的絕緣電阻超過9 999 MΩ，與初始值相同；暴露12 個(gè)月后，印制板的整體腐蝕程度加重，鍍通孔內(nèi)邊緣的腐蝕產(chǎn)物更多，且鍍通孔表面出現(xiàn)腐蝕，腐蝕產(chǎn)物的顏色為淡黃色。兩鍍通孔間的表面導(dǎo)線有一部分顏色變深，如圖1 c）中左側(cè)部分所示，推測為內(nèi)部已發(fā)生腐蝕。叉指電極的表面未出現(xiàn)明顯變化，經(jīng)測試其絕緣電阻仍超過9 999 MΩ，但位于印制板上其他部位的多處表面導(dǎo)線在邊緣處發(fā)生腐蝕，并且已有部分翹起，典型形貌如圖2所示。

圖1 隨艦暴露試驗(yàn)后印制板上的鍍通孔和叉指電極的腐蝕形貌Fig.1 Corrosion morphology of PTHs and interdigital electrodes on the PCB after the shipboard exposure test

圖2 隨艦暴露12個(gè)月后印制板表面導(dǎo)線的腐蝕形貌Fig.2 Corrosion morphology of surface conductors on the PCB after shipboard exposure test for 12 months

2.1.2 實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)

2種實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)192 h后，印制板上鍍通孔和叉指電極的外觀如圖3所示。

圖3 2種實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)192 h后印制板上的鍍通孔和叉指電極的腐蝕形貌Fig.3 Corrosion morphology of PTHs and interdigital electrodes on the PCB after two laboratory tests for 192 h

干濕交替酸性鹽霧試驗(yàn)后：印制板整體顏色為偏藍(lán)色，特別是表面導(dǎo)線部位的變化最為明顯；但鍍通孔的表面及內(nèi)部邊緣仍保持金屬光澤，并未發(fā)生腐蝕。從叉指電極的外觀來看，其也未發(fā)生腐蝕，絕緣電阻超過9 999 MΩ。

鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)后，金屬鍍通孔的內(nèi)邊緣出現(xiàn)大量白色腐蝕產(chǎn)物，鍍通孔表面顏色變深，且發(fā)生明顯的腐蝕。與鍍通孔相連的表面導(dǎo)線也有部分顏色加深，其中1 個(gè)叉指電極中與鍍通孔相連的表面導(dǎo)線發(fā)生了腐蝕，該部位放大后的形貌如圖4 所示，經(jīng)測試，其絕緣電阻仍超過9 999 MΩ。

圖4 鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)192 h后表面導(dǎo)線的腐蝕形貌Fig.4 Corrosion morphology of surface conductors after salt spray/SO2 complex test for 192 h

2.2 功能板在3種環(huán)境下的失效

對(duì)隨艦暴露試驗(yàn)后的功能板進(jìn)行信息讀取測試，結(jié)果表明，部分存儲(chǔ)芯片出現(xiàn)了故障。其中，隨艦暴露6個(gè)月的6個(gè)功能板中有4個(gè)功能正常，另2個(gè)讀取的通道中的文字出現(xiàn)亂碼，具體表現(xiàn)為：有1個(gè)功能板讀取的第1 個(gè)通道文字正常，第2 個(gè)通道中的部分文字變?yōu)閬y碼；另1 個(gè)功能板讀取的2 個(gè)通道中的全部文字幾乎都變?yōu)閬y碼，且兩通道的亂碼完全相同。暴露12個(gè)月的6個(gè)功能板中有5個(gè)功能正常，1個(gè)功能板讀取的第1 個(gè)通道文字正常，第2 個(gè)通道的部分文字變?yōu)閬y碼。

在2 種實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)過程中，對(duì)功能板進(jìn)行信息讀取測試，結(jié)果表明：干濕交替酸性鹽霧試驗(yàn)的功能板在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)均可保持功能正常；鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)192 h后，其中1個(gè)功能板的第1個(gè)通道讀取正常，第2個(gè)通道的部分文字為亂碼。

隨艦暴露試驗(yàn)與2 種實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)束后，功能板上Flash存儲(chǔ)芯片、CPU等的引腳外觀如圖5所示。

圖5 隨艦暴露試驗(yàn)12個(gè)月和2種實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)192 h后功能板上CPU和芯片引腳的外觀Fig.5 Appearance of the CPU and chip pins on the functional board after shipboard exposure test for 12 months and after two laboratory tests for 192 h

可以看出：隨艦暴露12 個(gè)月后，由于外部機(jī)箱的遮蔽作用，電子元器件引腳均未發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，僅存儲(chǔ)芯片與電平轉(zhuǎn)換芯片的引腳外表面出現(xiàn)少量淡黃色物質(zhì)；干濕交替酸性鹽霧試驗(yàn)后，電子元器件的外觀、引腳均未出現(xiàn)明顯腐蝕；而鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)192 h 后，CPU 的外露金屬的尖端變黑，存儲(chǔ)芯片和電平轉(zhuǎn)換芯片的引腳出現(xiàn)淡黃色物質(zhì)，電平轉(zhuǎn)換芯片的少數(shù)引腳變?yōu)楹谏?/p>

3 分析與討論

3.1 印制板的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

3.1.1 隨艦暴露試驗(yàn)

印制板鍍通孔為在基底上的銅質(zhì)焊盤，焊盤表面為1 層薄錫鉛合金焊膏層，焊盤外引出銅質(zhì)表面導(dǎo)線。表面導(dǎo)線為印制板基底上的1層銅箔。除鍍通孔外，表面導(dǎo)線及印制板基底都被1 層阻焊層覆蓋。此外，印制板表面整體涂有聚氨酯涂層。

隨艦暴露試驗(yàn)后，腐蝕相對(duì)不嚴(yán)重的典型鍍通孔的微觀腐蝕形貌如圖6 所示，可根據(jù)此形貌推斷鍍通孔腐蝕發(fā)生與發(fā)展的過程。

圖6 隨艦暴露試驗(yàn)后的鍍通孔微觀腐蝕形貌Fig.6 Microscopic corrosion morphology of PTH after shipboard exposure test

在鍍通孔的內(nèi)邊緣、外圓周的溝中都出現(xiàn)了腐蝕產(chǎn)物，說明這2 個(gè)位置的涂層最容易在腐蝕環(huán)境的作用下出現(xiàn)破損進(jìn)而使腐蝕性介質(zhì)進(jìn)入，導(dǎo)致縫隙腐蝕。相關(guān)研究表明，電路板中發(fā)生縫隙腐蝕后，內(nèi)部Cl-及H+濃度隨著縫隙深度的增加而增大，導(dǎo)致縫隙腐蝕不斷向內(nèi)部擴(kuò)展[8]。

外邊緣處涂層破損可歸因于涂層自身缺陷和外界環(huán)境因素2方面。涂層自身缺陷可能是由于涂層下方存在縫隙，從而影響了涂層的附著、厚度及應(yīng)力狀態(tài)；而在鍍通孔的內(nèi)緣，涂層容易破損主要與此處的曲率變化較大、涂層容易產(chǎn)生縱向裂紋有關(guān)[9]。

對(duì)于外界環(huán)境因素，對(duì)比2種實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，表明，當(dāng)環(huán)境中存在SO2時(shí)，有機(jī)涂層更容易出現(xiàn)防護(hù)失效[10]，這可能與以下3個(gè)原因有關(guān)。

1）常溫常壓下，SO2在水中的溶解度可達(dá)40 ∶1，因此，在高濕度環(huán)境下，SO2能夠在試樣表面液膜中大量溶解，形成酸性環(huán)境。從環(huán)境應(yīng)力分析結(jié)果來看，SO2在試樣表面溶解后，液膜的pH 值比干濕交替酸性鹽霧環(huán)境中試樣表面沉積形成的液膜pH值更低，并由此加快了高聚物材料的老化降解，致使涂層屏蔽性能降低。2）相對(duì)于水溶液中的硫酸根離子，SO2不但在高聚物中更加容易擴(kuò)散，而且能溶解在聚合物中，甚至與聚合物中某些基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，最終加速涂層的老化。3）當(dāng)外界腐蝕介質(zhì)穿透涂層滲入涂層/金屬界面處時(shí)，由于SO2在水中的溶解度要比氧高出許多倍，SO2代替氧進(jìn)行陰極去極化過程，加速界面涂層解黏和金屬腐蝕。

對(duì)鍍通孔腐蝕產(chǎn)物部位的能譜進(jìn)行分析，結(jié)果為：O 為73.92%，Si 為0.84%，S 為2.49%，Cl 為2.20%，Cu為1.30%，Sn為16.62%，Pb為2.63%。該結(jié)果表明，鍍通孔的腐蝕產(chǎn)物主要為表面錫鉛合金的腐蝕產(chǎn)物。此外，在腐蝕產(chǎn)物中Cl和S的原子百分比分別為2.20%和2.49%，表明有鹽和含硫物質(zhì)參與了腐蝕反應(yīng)。其中，Cl可能主要來自海洋的鹽霧。在電子元器件中，為避免腐蝕含銀器件，印制板的基體和阻焊層中均嚴(yán)格控制S含量在0.5 ppm以下[11]，因此，S極有可能來源于外部環(huán)境，在艦載平臺(tái)環(huán)境下，其來源應(yīng)該為燃油尾氣中的含硫氣體（主要為SO2），表明SO2參與了艦載平臺(tái)環(huán)境下的腐蝕反應(yīng)。元素分析中還含有少量Si，該試驗(yàn)件暴露環(huán)境為半密封塑料小機(jī)盒，因此，Si 的來源可能為大氣中的灰塵或降水中的雜質(zhì)[12]。相關(guān)研究表明，灰塵顆粒的聚集不僅有利于電路板表面水分吸附，而且還可減緩水分的脫附，加速電路板的腐蝕過程[13]。

有機(jī)涂層破損后，腐蝕介質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部，將使金屬導(dǎo)線或鍍通孔發(fā)生縫隙腐蝕，該腐蝕類型機(jī)制存在自催化作用，可加速腐蝕進(jìn)程?？p隙腐蝕發(fā)展過程如圖7 所示。下面以表面導(dǎo)線為例，介紹艦載平臺(tái)環(huán)境下印制板中的腐蝕過程與機(jī)制（鍍通孔同理）。

圖7 縫隙腐蝕發(fā)展過程示意圖Fig.7 Schematic diagram of the development process of crevice corrosion

如圖7 a）所示，因有機(jī)涂層（包括阻焊層）在金屬與印制板基板之間存在高度差從而導(dǎo)致了涂層在該部位容易出現(xiàn)薄弱部位，這將成為防護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)水分、氧氣、腐蝕性介質(zhì)通過滲透或通過涂層的局部裂紋到達(dá)金屬/有機(jī)涂層界面后，會(huì)形成非連續(xù)或連續(xù)的水相。此后，由于界面處水分子的介入，導(dǎo)致有機(jī)涂層濕附著力的持續(xù)降低，水在界面處的聚積，會(huì)產(chǎn)生側(cè)向壓力，由于涂層在光滑的導(dǎo)線表面屬于弱濕附著力體系，側(cè)向壓力大于濕附著力，水會(huì)向側(cè)向發(fā)展從而引起涂層逐漸從導(dǎo)線表面剝離。這樣，在涂層和導(dǎo)線之間，就形成了狹小縫隙結(jié)構(gòu)，縫隙內(nèi)填充了含有氧氣和腐蝕性離子的電解液，如圖7 b）所示，縫隙內(nèi)部與外界的物質(zhì)交換則沿著涂層的局部開裂擴(kuò)散進(jìn)行。Cl-在導(dǎo)線表面金屬鈍化膜的缺陷處優(yōu)先吸附和積累，由于Cl-具有較強(qiáng)的穿透性，鈍化膜薄弱區(qū)域被溶解破壞，使局部的金屬直接暴露在電解液中，SO2的存在使電解液呈酸性，加速了金屬的溶解。金屬直接暴露的位置發(fā)生的是活化溶解反應(yīng)，失電子，為陽極，金屬的鈍化膜表面發(fā)生的是吸氧反應(yīng)，得電子，為陰極，在導(dǎo)線表面形成了大陰極小陽極的微觀原電池結(jié)構(gòu)，陽極溶解加速。

需要說明的是，艦載平臺(tái)環(huán)境下存在SO2，由于SO2在液膜中的溶解度和溶解速率要遠(yuǎn)高/快于氧的溶解，因此，SO2極有可能會(huì)部分替代氧參與陰極去極化過程，其中，直接作為陰極去極化劑的是SO2溶解后形成的亞硫酸。但是，SO2只有在液膜在一定厚度范圍內(nèi)才可作為主導(dǎo)過程，而當(dāng)液膜極薄時(shí)，氧氣的還原會(huì)再次作為主導(dǎo)的陰極過程。有SO2存在條件下的反應(yīng)如下：

3.1.2 2種實(shí)驗(yàn)室環(huán)境模擬效果的對(duì)比

2 種實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)后，印制板鍍通孔的微觀形貌如圖8 所示。其中，鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)后選取的是腐蝕比較輕微的鍍通孔。干濕交替酸性鹽霧試驗(yàn)后，鍍通孔外觀比較完整，表面出現(xiàn)少量鼓泡，聚氨酯涂層出現(xiàn)明顯粉化現(xiàn)象，但內(nèi)部的金屬部分并未出現(xiàn)腐蝕，這可能是導(dǎo)致試驗(yàn)后印制板整體發(fā)藍(lán)的原因。而在鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)后，鍍通孔的內(nèi)邊緣與外側(cè)邊緣處發(fā)生了明顯的腐蝕，說明腐蝕是從這些涂層邊緣防護(hù)薄弱的部位開始的，與隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果相一致。

圖8 2種實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)后的鍍通孔微觀腐蝕形貌Fig.8 Microscopic corrosion morphology of PTHs after two laboratory tests

綜上所述，對(duì)于印制板，相比2 種實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)條件，鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)在對(duì)聚氨酯涂層防護(hù)薄弱部位的暴露效果、腐蝕環(huán)境因素、腐蝕機(jī)制等方面更貼近于實(shí)際艦載平臺(tái)環(huán)境，更適用于對(duì)艦載平臺(tái)環(huán)境效應(yīng)的模擬。

3.2 功能板的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

3.2.1 功能板的失效機(jī)制

本試驗(yàn)中使用的功能板除存儲(chǔ)與讀取信息外，還有將電壓轉(zhuǎn)換與自檢測功能，通過1 個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊配合存儲(chǔ)芯片實(shí)現(xiàn)，該存儲(chǔ)芯片與存儲(chǔ)檢測字符的芯片型號(hào)相同。具體流程為：電源檢測芯片讀取電壓電流信息后，存入存儲(chǔ)芯片中，并通過電平轉(zhuǎn)換芯片傳輸?shù)紺PU中，再通過RS232接口傳入電腦主機(jī)。試驗(yàn)結(jié)果表明：3 種試驗(yàn)條件結(jié)束后的功能板的電源轉(zhuǎn)換信息讀取正常，輸出結(jié)果中并未出現(xiàn)亂碼。

功能板中2個(gè)Flash存儲(chǔ)芯片、分別對(duì)應(yīng)電平轉(zhuǎn)換芯片、CPU之間的連接關(guān)系，如圖9所示。CPU通過1個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動(dòng)Flash 芯片工作，F(xiàn)lash 芯片中數(shù)據(jù)內(nèi)容通過另1個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片傳輸?shù)紺PU中。

圖9 存儲(chǔ)芯片與CPU之間的邏輯圖Fig.9 Logic diagram between memory chips and CPU

通過以上邏輯圖分析，電源轉(zhuǎn)換信息的讀取正常，說明存儲(chǔ)芯片2與其對(duì)應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換芯片到CPU、電腦主機(jī)之間的通信正常，同時(shí)，也表明該電路中并未有器件發(fā)生故障，因此，存儲(chǔ)與讀取信息測試中出現(xiàn)的故障可歸因到存儲(chǔ)芯片1與其對(duì)應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換芯片上。

存儲(chǔ)芯片中存有2 段相同的字符，讀取時(shí)為分別讀取，存在2種亂碼故障。第1種亂碼故障為其中1段字符中的少量字符變成亂碼，另1 段字符全部正常。這可能是由于存儲(chǔ)芯片中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元或傳輸通道出現(xiàn)了異常，使存儲(chǔ)的內(nèi)容丟失或被更改，導(dǎo)致字符不能被正常讀取。對(duì)比幾種存儲(chǔ)亂碼，發(fā)現(xiàn)其都發(fā)生在前幾個(gè)字符，而且亂碼比較相似，這可能是由于存儲(chǔ)芯片中相應(yīng)存儲(chǔ)單元的傳輸通道發(fā)生腐蝕所導(dǎo)致。第2種亂碼故障為2段字符都變?yōu)閬y碼，且2段亂碼完全相同，可能是因?yàn)榇鎯?chǔ)芯片并無故障，但從存儲(chǔ)芯片被讀取后，傳輸電路中的電平轉(zhuǎn)換芯片出現(xiàn)了故障。

功能板中的Flash 存儲(chǔ)芯片的封裝形式為PLCC32塑封，電平轉(zhuǎn)換芯片為SSOP24塑封。一般來說，電路板在海洋環(huán)境下的腐蝕首先從元器件引腳開始，再逐漸發(fā)展，直到電子元器件失效[15]。對(duì)于本功能板，可發(fā)現(xiàn)電子元器件引腳在隨艦暴露與鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)中都發(fā)生了一定的腐蝕。隨艦暴露試驗(yàn)中其引腳的外觀僅輕微變黃，并未發(fā)展到能夠?qū)е码娮柙龃蟮某潭?，而此時(shí)其存儲(chǔ)芯片已出現(xiàn)失效，因此，故障可能存在于芯片內(nèi)部。塑料封裝屬于非金屬封裝，主要成分為環(huán)氧樹脂，其具有一定的吸濕性[16]，且在生產(chǎn)制造時(shí)，難免在封裝的黏接處，尤其是引腳部位留下內(nèi)外聯(lián)通的縫隙，從而成為濕氣入侵的通道。由于毛細(xì)作用，腐蝕介質(zhì)進(jìn)入芯片封裝內(nèi)部，可能使內(nèi)部的金屬布線發(fā)生腐蝕[17-18]，導(dǎo)致斷路或使相鄰的布線間短路，從而影響數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸。

3.2.2 2種實(shí)驗(yàn)室環(huán)境模擬效果的對(duì)比

在隨艦暴露試驗(yàn)后，僅安裝于半封閉金屬小機(jī)盒中的功能板在暴露6個(gè)月后出現(xiàn)了存儲(chǔ)芯片與電平轉(zhuǎn)換芯片的故障；將安裝于半封閉金屬小機(jī)盒中再安裝于半封閉機(jī)箱中的功能板在暴露12個(gè)月后，僅出現(xiàn)存儲(chǔ)芯片的故障，電平轉(zhuǎn)換芯片并未出現(xiàn)故障，這與機(jī)箱的遮蔽作用有關(guān)。事實(shí)上，對(duì)不使用任何機(jī)箱遮蔽的功能板在鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)條件下也進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果為192 h 后功能板出現(xiàn)了全部字符變?yōu)閬y碼且2個(gè)通道亂碼一致的故障現(xiàn)象，與隨艦暴露6 個(gè)月的表現(xiàn)一致。

功能板在隨艦暴露試驗(yàn)和鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)后出現(xiàn)了讀取亂碼故障，而在干濕交替酸性鹽霧試驗(yàn)后并未出現(xiàn)故障，這3 個(gè)環(huán)境中都包含高溫、高濕、鹽霧和干濕交替的環(huán)境因素，差別在于是否有SO2，因此，功能板的故障可能與環(huán)境中的SO2有關(guān)，SO2對(duì)有機(jī)涂層和塑料封裝殼體的滲透性強(qiáng)，其可能滲透到芯片內(nèi)部的電路中使之腐蝕，從而導(dǎo)致功能板出現(xiàn)存儲(chǔ)讀取亂碼故障。2 種實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)后，功能板故障現(xiàn)象的對(duì)比表明鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)的嚴(yán)酷性更高，能夠引起更為嚴(yán)重、廣泛的腐蝕，進(jìn)而增加了試驗(yàn)件出現(xiàn)功能故障的可能性。干濕交替酸性鹽霧試驗(yàn)中，腐蝕介質(zhì)在試驗(yàn)周期內(nèi)對(duì)元器件外觀及功能并未造成明顯影響，而鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)對(duì)功能板的影響與隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果一致，因此，對(duì)比2 種實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)條件，鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)對(duì)隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果的復(fù)現(xiàn)效果更好。

4 結(jié)論

本文以2 種航空電路板為研究對(duì)象，開展隨艦暴露試驗(yàn)、干濕交替酸性鹽霧試驗(yàn)和鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)，分析對(duì)比了3 種試驗(yàn)條件下電路板的腐蝕過程，得到以下結(jié)論：

1）在隨艦暴露試驗(yàn)中，印制板有機(jī)涂層在鍍通孔、表面導(dǎo)線的邊緣部位出現(xiàn)破損，內(nèi)部金屬發(fā)生腐蝕，功能板的塑封器件（存儲(chǔ)芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片）出現(xiàn)功能故障；

2）干濕交替酸性鹽霧試驗(yàn)對(duì)于印制板和功能板腐蝕的加速性較差，在192 h 的試驗(yàn)中并未暴露有機(jī)涂層的防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)，不論是在腐蝕外觀還是在功能退化方面都未對(duì)試驗(yàn)件造成明顯影響，與隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果存在較大差距；

3）鹽霧/SO2復(fù)合試驗(yàn)后的印制板發(fā)生腐蝕，功能板出現(xiàn)功能故障，在對(duì)印制板有機(jī)涂層防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)的暴露、腐蝕環(huán)境與腐蝕機(jī)制的模擬方面與隨艦暴露試驗(yàn)結(jié)果基本一致，對(duì)艦載平臺(tái)環(huán)境的模擬效果較好。