电子电气缓蚀剂在印制电路板上的应用研究

邢新侠，袁猛，韦利军

（中国特种飞行器研究所，结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室，荆门 448035）

引言

印制电路板是航空机载电子设备的主要部件[1]，其主要损伤形式是由包括振动、温度、湿度、盐雾等环境因素造成的腐蚀和磨损[2-4]。单一环境应力和综合环境应力作用于接触对位置，造成接触部位切向摩擦和轴向挤压电子，触点出现微动磨损，触点基底材料暴露后将继续诱发接触面氧化腐蚀，将导致电子电气元器件电接触性能退化甚至功能失效[5,6]。某型电子电气缓蚀剂为一种湿膜、水置换型润滑缓蚀剂，主要用于飞机电子电气元器件的腐蚀防护及润滑，可减少插拔应力和稳定接触电阻，并预防振动-感应磨损引起的过早失效[7]。本文参照美军标MIL-PRF-81309F的试验方法[8]，结合国内飞机的服役环境特点，以模拟印制电路板为应用对象进行应用技术研究。通过测量电子电气缓蚀剂应用前后的接触电阻，计算接触电阻变化率，评估电子电气缓蚀剂在不同服役温度、长期高温使用、以及反复插拔等应用条件下对模拟印制电路板接触电阻的影响，为电子电气缓蚀剂在航空装备上的应用提供参考。

1 试验

1.1 试验件

每个试验件有1套模拟印制电路板（铜镀镍镀金）及2个边缘连接器（铜镀镍镀金）组成，每个边缘连接器有50个触点，连接后接触应力在100～250 g之间[8]。试验件共3件，分别进行温度试验、热老化试验及耐久性插拔试验。其中温度试验件每个触点焊接500 mm延长线以便试验中测量接触电阻，试验件外观形貌见图1，热老化试验件和插拔耐久性试验件上每个触点不接延长线，试验件外观形貌见图2。

图1 温度试验试验件

图2 热老化试验件和耐久性试验件

1.2 仪器设备

SU2000c型高低温湿热试验箱(意大利AcS）； ZY9987型数字式微欧计（上海正阳仪表厂）。

1.3 接触电阻测量

按照ASTM-B539规定条件即开路电位为50 mV、直流电不超过10 mA[9]，对每个接触点电阻进行测量，计算试验件100个触点的接触电阻平均值作为有效值。

1.4 温度试验

为评估不同服役温度下电子电气缓蚀剂对印制电路板接触电阻的影响，使用高低温湿热试验箱模拟飞机服役温度进行试验。由于试验件本身接触电阻受温度影响较大，因此试验件在不喷涂缓蚀剂的情况下，先按照图3程序进行试验，摸清试验件接触电阻变化规律，然后喷涂电子电气缓蚀剂，再按图3程序开展试验。

图3 温度试验程序

1.5 热老化试验

为了评估不同老化程度的电子电气缓蚀剂对试验件接触电阻的影响，采用80 ℃的热空气对试验件进行加速老化。试验按照图4程序在高低温湿热试验箱内开展，期间250 h、500 h、750 h、1 000 h时，取出试验件，并在25 ℃的环境下测试其接触电阻。

图4 热老化试验程序

1.6 插拔耐久性试验

插拔耐久性试验件喷涂电子电气缓蚀剂后进行试验。试验时将2个电路板从2个边缘连接器中拔出和插入循环125次。测量试验件喷涂缓蚀剂前后的接触电阻，在插拔25、50、75、100、125个循环后再次测试试验件的接触电阻。

2 结果与讨论

2.1 温度试验

试验件接触电阻变化率r温按公式（1）进行计算。温度试验的结果分析见表1。

表1 不同温度下电子电气缓蚀剂对接触电阻的影响

式中：

r温— 温度试验接触电阻变化率；

R无— 不同测试温度下，试验件无缓蚀剂时的平均接触电阻；

R有— 不同测试温度下，试验件涂覆缓蚀剂后的平均接触电阻；

R25℃— 25 ℃时，未涂缓蚀剂试验件的平均接触电阻。

由表1可见，无缓蚀剂的试验件本身接触电阻随温度降低呈线性下降趋势，这与试验件的材料有关。喷涂缓蚀剂的试验件随温度降低，缓蚀剂对其接触电阻的影响逐渐增大，-55 ℃时平均接触电阻变化率最大为3.04 %，低于MIL-PRF-81309F规定的10 mΩ（接触电阻变化率约为66.7 %），在25～65 ℃的区间内缓蚀剂对试验件接触电阻影响不明显，均未超过0.3 %。出现这种现象的原因首先是缓蚀剂本身为油脂类混合物，随温度降低粘度下降导致接触电阻增大[10]，其次缓蚀剂含有水置换成分，在温度下降过程可能与冷凝水分发生反应导致接触电阻轻微变大。

2.2 热老化试验

图5为不同老化时间的缓蚀剂对试验件接触电阻的影响情况。由图5可见，经过1 000 h 的热老化试验，试验件的接触电阻仅下降了3 mΩ，接触电阻变化率为2.1 %，远低于MIL-PRF-81309F规定的10 mΩ（接触电阻变化率约为66.7 %），可见缓蚀剂有较好的热稳定性。整个老化过程中，前期接触电阻变化较快，250 h后趋于稳定。出现这种现象的原因，考虑是在试验的初期，电子电气缓蚀剂受热和氧气的作用，引起基础油和一些低分子添加剂的作用及加热损耗，造成了接触电阻的下降[11]，试验后期缓蚀剂剩余物质基本稳定，接触电阻不再产生明显变化。

图5 热老化试验结果

2.3 插拔耐久性试验

接触电阻很大程度上取决于接触件的表面状态，如果不使用电子电气缓蚀剂，接触面处于干磨状态，严酷环境下磨损后，在腐蚀介质的作用下形成腐蚀物，将会造成接触电阻增大，而使用缓蚀剂之后，避免或减轻了接触面的磨损和氧化，从而有效保证了接触电阻的稳定[12,13]。图6为有电子电气缓蚀剂的试验件反复插拔不同周期后，接触电阻的变化情况。由图6可见试验结束时，试验件接触电阻下降不超过0.5 mΩ，接触电阻变化率为0.9 %，远低于MIL-PRF-81309F规定的10 mΩ（接触电阻变化率约为66.7 %），可见缓蚀剂有着良好的润滑性和防腐性。

图6 耐久性试验结果

3 结论

1）温度试验中，随温度降低，电子电气缓蚀剂对印制电路板接触电阻的影响逐渐增大，最大接触电阻变化率为3.04 %；热老化试验1 000 h后，试验件最大接触电阻变化率为2.1 %；插拔耐久性试验125个循环后，试验件接触电阻变化率仅为0.9 %。三种试验中，接触电阻变化均低于MIL-PRF-81309F规定的10 mΩ或接触电阻变化率66.7 %。

2）试验用电子电气缓蚀剂高低温适应性强、性能稳定、润滑性和防腐性优异，可满足飞机的应用要求。