微型化和高集成的印刷电路板(PCB)环境敏感性增加,电子设备服役的热带海洋和热带雨林大气环境更加严酷。霉菌属于真菌,好氧喜湿,热带海洋和热带雨林大气环境的湿热条件极利于霉菌生长代谢,使得霉菌在PCB表面迅速生长繁殖。霉菌在生长繁殖过程中产生大量的菌丝体,这些菌丝体是由薄壁细胞组成,菌丝体具有很强的吸湿作用,从而使PCB长期处于潮湿状态;霉菌丝因含有水分而具有导电性,菌丝层会越过绝缘材料形成电气回路,造成电路短路;霉菌的附着不仅影响PCB的物理性能和电气性能,其不均匀分布可以改变附着区域的pH值、氧含量和含盐量等,同时微生物的生命活动以及新陈代谢产物又会严重影响电子设备的腐蚀过程,特别是环境、电磁、化学、生物等多种因素协同作用的影响将显著降低PCB的可靠性,造成电子元器件性能劣化、电路短路等影响,甚至带来巨大的经济损失。
高密度印制电路板
曲霉属菌在PCB HASL表面附着生长
北京科技大学腐蚀与防护中心肖葵课题组研究了热带雨林大气环境中不同金属镀层的PCB板(PCB-Cu、PCB-ImAg、PCB-HASL和PCB-ENIG)表面附着的野生菌株进行分离纯化,并结合平板沉淀方法对海洋大气环境中的菌株进行分离纯化,同时在实验室内对PCB的微生物腐蚀行为与机理进行了研究。在热带雨林环境中,霉菌孢子可以在PCB表面附着并繁殖大量菌丝,加速PCB表面的腐蚀和破坏,同时发现西双版纳野生芽孢杆菌 Bacillus spp.的代谢产物和微生物膜的氧浓差电池作用,协同加速了PCB的腐蚀。在海洋大气环境中, Aspergillus versicolor霉菌孢子附着于材料表面之后,会生长出菌丝,其分泌物中含有酸性物质,与薄液膜当中的金属离子形成羧酸产物,促进了菌丝附着区域的金属腐蚀;当施加10 mT的磁场时,霉菌在PCB表面的生命活动会受到明显的抑制,从而降低了PCB的霉菌腐蚀程度,而当10 mT磁场与12 V偏压共同施加于接种过霉菌孢子的PCB时,孢子和菌丝聚集在阳极板上,通过对Cu的腐蚀,加速了金属的电离,最终使腐蚀产物更容易地迁移到阴极板上,霉菌的存在加速了PCB在电磁场环境中的电化学迁移。
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