電子元器件在運行過程中,因為環(huán)境中存在的硫元素的作用,會發(fā)生硫化現(xiàn)象,導致電子元器件的性能、可靠性和壽命等方面受到極大的影響。在一些工業(yè)、軍工和特殊應用中,甚至會對整個電子產(chǎn)品造成極大的損失。因此,為了保證電子元器件的長期穩(wěn)定運行,防止硫化現(xiàn)象的發(fā)生,需要采取一定的措施防止硫化問題。
一、電子元器件的硫化現(xiàn)象
1. 硫元素的來源
環(huán)境中的硫元素主要來自三個方面:一是燃煤、燃油等燃燒產(chǎn)生的廢氣中的so2、so3等二氧化 硫和三氧化硫;二是化工、冶金、造紙等行業(yè)的生產(chǎn)廢氣排放;三是農(nóng)村和城市污水、污漬、農(nóng)藥等中含有的物質(zhì)。
2. 硫化現(xiàn)象的表現(xiàn)
硫化現(xiàn)象通常表現(xiàn)為電子元器件性能的下降,可靠性下降,甚至導致失效。硫化現(xiàn)象主要表現(xiàn)為:
(1)金屬件表面產(chǎn)生黑色硫化物層,影響美觀。
(2)電子元器件變化。
(3)電子產(chǎn)品的性能逐漸惡化。
(4)電子元器件產(chǎn)生腐蝕、開裂、變形等現(xiàn)象。
二、電子元器件的抗硫化技術
1. 材料的選擇
對于一些對硫化特別敏感的電子元器件,可以采用抗硫化材料,如熱鍍鋅、鍍鎳、鍍銅、pvd涂層和丙烯酸樹脂等。同時,還可以使用鉻酸化學加工方法,增強硫化抗性。在選擇材料時,還需要考慮熱膨脹系數(shù)、熱傳導率、電磁干擾等因素,以滿足應用的要求。
2. 封裝方式的優(yōu)化
優(yōu)化封裝方式是硫化預防的重要方法。不同的封裝方式具有不同的抗硫能力。例如,沉積在冶金流程中的硫元素對鋁合金封裝材料的影響很大,但對黑色塑料封裝材料的影響較小。因此,對于對抗硫的要求較高的電子元器件,可以采用對硫敏感度較低的封裝方式,如黑色塑料封裝和金屬外殼封裝等。
3. 電路設計
電路設計中應考慮到硫化問題,如排序、處理器和位移寄存器等大功率集成電路可以采用增強耐硫材料的表面包層;在布線上,應減少電路層之間的通孔數(shù)量等。此外,還可以采取其他硫化抗工藝,如設計強大的過濾電路減少硫化物的進入,或開發(fā)硫化敏感電子元器件的完整性檢驗技術。
4. 環(huán)境控制
在一些特殊的環(huán)境中,硫化現(xiàn)象以及相關問題尤其嚴重,因此需要采取環(huán)境控制的措施。例如,在航空航天和國防領域,地震和核輻射等惡劣環(huán)境下,需要采用密封、抗靜電、抗熱抗輻射的電子元器件;而在石油、化工等行業(yè)中,因其具有化學污染物質(zhì),需要采取更高級別的密封、防爆措施。
三、電子元器件抗硫化措施的發(fā)展趨勢
抗硫化技術的不斷發(fā)展和研究,主要集中在以下幾方面:
1. 抗硫化材料和新型封裝技術
各大電子元器件企業(yè)都在不斷研發(fā)新型抗硫化材料和封裝技術,如金屬板集成電路、抗硫化鋅、氧化鋅等。同時,還有一些新型封裝技術,如三維貼片、芯片封裝等,具有更好的抗硫化性能,可用于高可靠性的應用場合,如軍工、航空航天等領域。
2. 抗硫化器件的可靠性測試
為了驗證抗硫化技術的可靠性,需要進行一系列的物理和化學測試。例如,常用的測試方法有加速硫化實驗、老化試驗、高溫高濕試驗等。這些測試可以有效評估電子元器件的抗硫化能力和可靠性,制定更加科學合理的防硫化設計和制造標準。
3. 抗硫化應用領域的拓展
隨著抗硫化技術的不斷發(fā)展,其應用范圍也在不斷擴大。除了傳統(tǒng)的工業(yè)、軍工和航空航天領域,抗硫化技術還可以被應用于鐵路、電力、石油、醫(yī)療等廣泛領域。未來,隨著新型抗硫化材料和封裝技術的開發(fā),抗硫化技術將會得到更廣泛的應用和推廣。
總結(jié)來說,隨著環(huán)境污染和物質(zhì)污染的加劇,在電子元器件設計和制造中防止硫化問題將成為一個重要的關鍵問題。通過選擇抗硫化材料、優(yōu)化封裝方式、設計環(huán)路和控制環(huán)境等方式,可以有效延長電子元器件的使用壽命,提高其可靠性和穩(wěn)定性。未來,隨著新型抗硫化技術的不斷發(fā)展,電子元器件的抗硫化能力將進一步提高,為各個領域的高可靠性應用提供更加可靠的保障。