計算機防潮加固技術

文/舒碧香（湖南華盾星通信息科技有限公司）

一、防潮加固技術

（一）防潮加固的必要性

軍用計算機及其外設始終都會受到潮濕空氣的侵蝕。在潮濕環境下，元器件或材料表面凝聚一層水膜，并滲透到材料內部，可以使得材料老化，并造成絕緣材料的表面電導率增加，體積電阻率降低，介質損耗增加，導致零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮濕還能加速金屬機箱及機構件的電化學銹蝕，在有鹽霧和酸堿等腐蝕性物質的空氣作用下，金屬的腐蝕更加嚴重，如鍍鋅層在高溫、高濕的條件下會產生大量白色腐蝕物。腐蝕從金屬表面開始逐步深入內部，使金屬材料的機械性能變壞甚至失效；用于導電的金屬零件也將劇烈降低導電性能，增加損耗或產生接觸不良。另外，潮濕在一定溫度下能促使霉菌的生長，并引起非金屬材料霉爛[1]。因此，為了提高軍用計算機的可靠性，必須對其進行防潮加固設計。

（二）防潮加固措施

防潮加固設計就是根據其失效機理，從結構設計、元器件、材料選件及實施工藝等方面采取適合的措施。防潮加固設計的基本方法有以下五種：

（1）采用高耐潮濕材料；（2）消除或減弱環境中的潮濕性因素；

（3）對不耐潮濕的材料進行耐潮濕表面處理。（4）防潮結構設計。（5）電化學防護。有時候采用一種方法很難達到實際效果，應將幾種方法綜合使用，以獲得經濟而有效的結果。

二、材料選擇

（一）金屬材料種類

a）黑色金屬：Cr18Ni10Mo2含少量鉬的不銹鋼有較高大耐腐蝕性。b)鋁及鋁合金：防銹鋁的抗腐蝕性好；硬鋁注意應力腐蝕；鍛鋁有晶間腐蝕傾向，強度高，耐腐蝕性不高；鑄鋁耐腐蝕性，力學、工藝性好。c)銅及銅合金：白銅是工業銅合金中耐腐蝕性最優者。d)鎳合金和鈦合金：最優越的抗海水腐蝕性能材料是哈氏合金C（Hastelloy C,Ni-18Cr-16Mo-4W）和鈦合金。

1.金屬材料選擇原則

a)綜合考濾，不一味追求強度，兼顧耐腐蝕性和經濟性。b)確定材料腐蝕種類和方向。c)對材料要求質量檢驗。d)金屬材料的表面狀況，光潔度，形狀，應力等。熱處理消除應力提高抗腐蝕能力。e)注意不同材料的相容性，避免引起電偶腐蝕。f)盡量采用同種材料。g)合理選擇材料降低互相接觸金屬（或金屬鍍層）之間電位差，一般規定電位差〈0.25v。在一些苛刻條件下此值甚至于更低。h)當必須把不允許接觸的材料裝配在一起時，采取隔離措施。鍍金屬鍍層，涂覆絕緣保護層，絕緣襯墊等。擴大陽極性金屬表面。

2.非金屬材料選擇原則

a)在密閉設備中使用的非金屬材料不應該釋放有害及揮發性氣體，以免引起氣氛腐蝕。b)具有低吸潮性。注意不能共同使同的材料。c)按GJB80-96推薦選擇使用非金屬材料。

（二）消除或減弱環境中的潮濕性因素

采用封裝或密封結構可以消除或減弱環境中的潮濕性因素。如采用密封機箱形式。

1.表面處理

表面涂覆是軍用計算機及其外設最常用的金屬防腐蝕方法。表面涂覆就是在零件表面涂覆一層金屬或非金屬層。根據構成覆蓋層物質的不同，可將覆蓋層分為金屬覆蓋層、化學覆蓋層、涂料覆蓋層三類[2]。

對于非金屬材料，則采用“三防”處理的方式進行，具體要求見附錄。

2.防潮結構設計

防潮結構設計原則如下：a)合理確定腐蝕環境下的應力。b)正確選擇腐蝕裕度。c)腐蝕使壁變薄，通常壁厚取予期壽命的兩倍。在強度保證情況下，如一部件用10年，10年最大腐蝕量為0.32mm壁厚設計成0.64mm。d)避免采用不同金屬，防止電偶腐蝕。e)采用封裝或密封結構。f)避免積水結構。g)緊固件推薦采用不銹鋼螺釘、螺母、彈簧墊圈。h)氣密結構應使用變形小的“O”形硅橡膠密封圈，不得采用橡膠板、墊密封。i)點焊，鉚接結構應加以密封涂覆，此結構不應采用電鍍，以防電鍍液滲入縫隙而帶來隱患。j)注意散熱問題，避免使用能釋放有害及揮發性氣體的有機物質。定期通電加熱驅除潮氣，使用吸潮劑。

3.電化學防護

在金屬表面鍍覆蓋層使金屬于周圍腐蝕介質隔離開來，避免腐蝕。對于加固機外殼及內部結構件一般進行電鍍、氧化、發黑處理，防止金屬材料銹蝕，外殼還進行噴漆處理。

三、公司三防工藝技術及其發展狀況

考慮到公司產品長期處在高溫、高濕、空氣中的腐蝕物質、鹽霧以及各種霉菌等惡劣的氣候環境中，金屬材料極易受到腐蝕，非金屬材料也極易老化、失效、霉爛。為提高公司產品的耐候性，改善其儲存、使用的環境，須對其采取三防防護措施處理。

（一）三防的重要性

隨著國內外三防工藝技術的發展，三防（防潮、防鹽霧及防霉菌）在軍民產品中起著重要的作用，是確保產品有效工作的重要工藝措施，特別是對產品質量所產生的重大影響已被供需雙方所認清，其帶來的經濟效益和社會效益也得到了普遍認同，近年來已被越來越多的單位所接受，在同行業中形成了共識[3]。

公司三防工藝作為特種工藝，經多年發展，公司領導的逐漸重視，有關單位的審查及監督，已發展為從工藝到操作、實施的完整體系，并就三防工藝及技術展開了專項課題研究，在保證產品三防防護質量及生產進度的前提下，提升了公司三防工藝技術。

（二）常用工藝方法

公司產品三防防護處理時，常用工藝方法有保護涂覆、元器件粘固、灌封及接插件防護等。具體環境條件及常用設備、材料要求，設備操作方法，常用工藝方法，產品三防圖冊等內容詳見《三防生產作業工藝手冊》。

1.保護涂覆

保護涂覆是公司成熟的工藝方法之一。有DCA SCC3膜層保護劑噴涂工藝、TS01-3聚氨酯清漆噴涂工藝及整機三防工藝等，典型工藝流程如圖1。

圖1 保護涂覆典型工藝流程

（1）DCA SCC膜層保護劑噴涂工藝

該工藝適用于經調試合格后的各種印制電路板的三防處理，具體詳見《DCA SCC膜層保護劑噴涂工藝規程》，規定了其噴涂技術要求及工藝過程。選用膜層保護劑為高品質進口三防漆，屬于SR型（有機硅樹脂）系列，是一種柔軟的、透明的、經改進的、硅酮樹脂膜層保護劑，可采用噴、浸、刷等方式。滿足美國和歐洲的最高防御標準，滿足國家軍用設備及艦船電子設備環境試驗要求。

經該工藝處理后的各種印制電路板，能抵御惡劣環境對電路和元器件的影響，同時增加由于元器件通過涂層與基板粘接的機械強度和可靠性，可達到長期防潮、防霉、防鹽霧腐蝕的作用，并能防止由于溫度驟然變化所引起的“凝露”使焊點間漏導增加、短路甚至于擊穿，還可防止高壓電路導線間“爬電”。已成功應用在某單位的Ds25服務器，***顯示疊加板，惠普rx2660（1.6GHz）服務器等微波電路產品上，在公司多年的產品應用中尚無用戶反饋失效信息。

（2）TS01-3聚氨酯清漆噴涂工藝

該工藝適用于航天系列產品各類印制電路板、印制電路組裝件（工作頻率不超過600MHz）及非金屬制品的三防處理。具體詳見《TS01-3聚氨酯清漆噴涂工藝規程》，規定了其噴涂技術要求、工藝過程、質量保證及交貨準備。選用TS01-3聚氨酯清漆為三防漆，該漆為天津油漆廠制造，屬燈塔牌聚氨酯航空航天三防漆系列，符合津Q/HG4946-95技術標準，具有突出的防潮、防鹽霧及防霉菌性能，附著力強、耐水、耐磨，漆膜堅硬，豐滿光亮，表面呈淺黃色。已成功應用在載人航天器產品上。

（3）整機三防工藝

該工藝適用于公司產品的各類結構件、線纜等的三防處理，具體詳見《整機三防工藝規程》，規定了整機三防涂覆技術要求及工藝過程。

用DCA SCC桶裝膜層保護劑和TS01-3聚氨酯清漆作為三防涂料。除客戶要求外，按公司三防工藝要求來選擇三防涂料，即一般產品用DCA SCC桶裝膜層保護劑，航天器產品用TS01-3聚氨酯清漆。已成功應用在某些單位的電子柜、顯控臺、交換機及ATR機箱等產品上。

2.元器件粘固

為提高元器件的抗振動、安裝穩定性與可靠性，采用元器件粘固工藝。適用于體積較大、質量較大、質心較高，或引線支撐力比較薄弱，或柔性導線連接，或需要嚴格防止與印制電路板產生振動響應放大的元器件。典型工藝流程如圖2。

圖2 元器件粘固典型工藝流程

公司采用107甲基室溫硫化硅橡膠對元器件進行固定，具體詳見《器件加固通用工藝規程》及《三防板卡點膠規定》，規定了粘固對象、粘固位置及粘固方法等。

3.接插件防護

為保證公司產品各部件之間的電連接性能的可靠性，采用DJB-823保護劑涂覆工藝。DJB-823保護劑是一種人工合成的含有金屬緩蝕劑和潤滑劑等多種化學成分的新型潤滑保護材料，呈淡黃色中性固體蠟狀物質 (本身非蠟)，不溶于水和單一的有機溶劑），符合GJB1300-91規定，具有優良的潤滑性能和抗硫化、氧化、潮濕、鹽霧、霉菌等腐蝕性能，能“既絕緣又導電”。典型工藝流程如圖3。

圖3 DJB-823保護劑涂覆典型工藝流程

具體操作方法詳見《DJB-823保護劑涂覆通用工藝規程》。主要應用于印制板的接插部位、導軌,暴露在外的插頭、插座,電源開關、鍍金、鍍銀插件,以及軟線、彈簧、焊片、連接插件等的保護涂覆。

（三）三防過程確認

為檢驗公司三防過程狀態，規范三防過程的實際操作，按有關單位要求，進行了三防過程確認。

（1）在2018年11月～2019年4月期間，選用印制電路板、鑄鋁、鍛鋁、硬鋁、防銹鋁等試驗件，進行了三防漆噴涂并檢驗合格，送檢中國賽寶試驗室可靠性研究分析中心及公司試驗室，按GJB150.9-86、GJB150.10-86和GJB150.11-86標準進行了濕熱、霉菌和鹽霧試驗，符合要求，并出具了檢測報告。

（2）應某單位某型號產品環境適應性要求，在2019年4月～2020年6月期間，選用了機箱、研華主板、內存、電源、鋁制結構件及不銹鋼板等樣品，經三防處理并檢驗合格后，在其單位指定的試驗中心按GJB150.10-86和GJB150.11-86進行了霉菌（28天）及鹽霧（96h）試驗，符合要求，并出具環境試驗報告。

（四）三防生產過程控制

1）三防生產過程全部由持證（特種工藝）上崗人員進行操作，每道工序都經過嚴格的檢驗，合格后方可轉入下一道工序。2）每道工序都有相應的工藝文件全面的指導生產。3）工藝人員全面跟蹤產品的三防生產，對出現的問題及時解決，使整個產品三防生產工藝得到有效的控制。4）三防生產中使用的通用、專用測試設備全部經過檢定計量、標定。按公司程序文件QP/HD019-2002《監視和測量裝置控制程序》要求對檢驗與生產共用的測試用儀器進行了精度驗證，確保測試產品數據的真實有效。5）三防生產現場按《生產現場管理制度》實行6S管理，其目的是對三防生產現場的多余物進行有效的控制，以求保障工作環境的整潔、有序，提高生產效率，保證產品質量。6）為避免三防生產操作人員、檢驗人員及相關人員，在生產、檢驗等過程中，因接觸主板或芯片，造成主板或芯片損壞，影響產品質量，要求生產、檢驗及相關人員必須戴靜電環、穿潔凈服。7）質量巡檢員對整個三防生產過程進行巡檢，并配合工藝人員，隨時對三防生產現場的工藝情況進行檢查，發現問題及時糾正，督促相關人員及時處理，并協同有關部門制訂相應的措施予以預防[4]。8）每道工序均按有關的工藝規程配有三防記錄卡，在每道工序完成前或后，都須自己認真地自檢、互檢和專檢，并一一記錄在三防記錄卡、產品質量跟蹤卡上。9）對三防生產中出現的不合格品，嚴格按公司程序文件QP/HD004-2002《不合格品控制程序》要求進行審理，未經審理的產品不得轉入下道工序，并要求相關部門分析故障原因，采取有效的糾正措施，原因不清、措施無效、未做到舉一反三不得轉入下道工序。

（五）三防專項課題研究

近年來，就三防工藝及技術展開了專項課題研究，如噴涂工藝持續改進、內存條、硬盤三防實施、三防漆對塑封芯片散熱性能影響研究、三防漆對鋁制結構件散熱性能影響研究等課題，不斷提升我公司三防工藝技術水平，為客戶提供更高防護能力的產品。

另外，在公司三防工藝發展的道路上，我公司積極和相關科研院所溝通交流，如成都電子10所，天津8357所，北京航天五院等，邀請專家到公司對某型號產品三防工作進行現場討論指導和指導，并對相關設計、生產、工藝人員進行三防工藝培訓。

四、結束語

上述保護涂覆、元器件粘固及接插件防護等三防防護措施是公司成熟的、已定型的、在過去批生產中廣泛使用的工藝方法，完全能夠滿足各有關單位系列產品三防生產所必需的工藝質量保證能力。