汽车电器电路板中水分扩散吸收的研究
2016-12-07
汽车电器电路板中水分扩散吸收的研究
为提高汽车的各项性能，各种各样的电子电器被应用在了汽车上，而电子电器功能的实现需要借助印刷电路板。由于空气中存在水分和印刷电路板具有吸水特性，因此可能造成印刷电路板中水分过多而导致电路板上金属迁移，引发内置线路短路，并可能使印刷电路板表面退化产生导电细丝失效。此外，印刷电路板中水分较高也影响材料尺寸的稳定性，因为由此带来的热应力也会对印刷电路板及元器件的可靠性造成损害。虽然通过减少电子电器中各组件的水分含量可以解决上述问题，但这需要了解各组件之间水分的扩散吸收原理。目前，对于材料内部水分扩散吸收的研究仅是基于菲克定律并针对单一材料进行的，并没有涉及到多材料。本文则提出一种模拟多材料水分扩散吸收的方法，以此消除电子电器中水分含量较高的问题。
印刷电路板中的水分最初来源于空气中各种吸湿性盐的微细尘粒，平均直径为0.5μm，这是传统过滤方法无法有效消除的，因此在印刷电路板制造过程中水分可能会被转移到电路板中。若印刷电路板焊接面或表面涂层的隔
离强度不足，则可能在使用印刷电路板过程中继续吸收空气中吸湿性盐中的水分。进入印刷电路板中的水分将发生扩散，水分浓度梯度越大，扩散通量越大。目前，印刷电路板中采用的材料包括多官能基环氧树脂、聚酰亚胺树脂和氰酸酯树脂，是一种复合材料。对复合材料内部水分扩散吸收进行分析时，依据之前确定的单一材料水分分布曲线，进而确定复合材料不同材料的加权系数。依据不同的加权系数结合单材料的菲克定律便可确定复合材料水分扩散吸收规律。
首先，对单一材料进行浸水试验。试验时，按喷雾法将蒸馏水喷入样品均匀湿化，并置于保湿器中密封润湿以加速水分渗透；分别在8、24、48、96h将样品取出，并切出2mm厚的薄片，用烘干法测量各薄片质量含水率，以确定样品的水分分布曲线。然后，对复合材料内部水分扩散吸收进行分析。依据之前确定的单一材料水分分布曲线，进而确定复合材料不同材料的加权系数。依据不同的加权系数结合单材料的菲克定律便可确定复合材料水分扩散吸收规律。与传统的单材料分析方法相比，所提出的方法更接近材料内部的水分扩散规律。依据计算结果可调整复合材料中不同材料的比例，从而降低印刷电路板的水分吸收和扩散。
DanielMarkusetal.IEEE InternationalConferenceon Thermal,Mechanical& Multi-PhysicsSimulation and Experiments in MicroelectronicsandMicrosystems, Montpellier April.29-30,2016.
编译：张振伟
