因濕度的負(fù)面影響 Intel研致力于改進(jìn)PCB中濕度方法
摘要： Intel研究人員正在尋找改進(jìn)監(jiān)視PCB中濕度的方法，因?yàn)闈穸鹊淖兓瘜?duì)PCB性能和故障機(jī)制都有重要的影響。業(yè)內(nèi)研究表明，濕度會(huì)負(fù)面影響PCB的完整性和可靠性。PCB中濕氣的存在將改變PCB的質(zhì)量、功能、熱性能和熱機(jī)械屬性，進(jìn)而影響總體性能。
關(guān)鍵字： PCB，Intel公司，PCB溫度
Intel研究人員正在尋找改進(jìn)監(jiān)視PCB中濕度的方法，因?yàn)闈穸鹊淖兓瘜?duì)PCB性能和故障機(jī)制都有重要的影響。業(yè)內(nèi)研究表明，濕度會(huì)負(fù)面影響PCB的完整性和可靠性。PCB中濕氣的存在將改變PCB的質(zhì)量、功能、熱性能和熱機(jī)械屬性，進(jìn)而影響總體性能。
可靠性一直是大多數(shù)研究PCB中濕度效應(yīng)的工程師所關(guān)心的課題，這些研究中所指的濕氣來(lái)自環(huán)境，即空氣。然而，Intel有不同的研究方法。Intel公司數(shù)據(jù)中心企業(yè)系統(tǒng)工程部門(mén)高級(jí)主管工程師Richard Kunze解釋說(shuō)，數(shù)據(jù)中心的主要工作就是研究濕度和溫度對(duì)電氣性能的影響，特別是對(duì)高速信號(hào)的插入損耗影響，比如典型計(jì)算設(shè)備中使用的高速信號(hào)，尤其是數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中使用的高速信號(hào)。
提到高速信號(hào)的性能劣化，Kunze宣稱(chēng)：“PCB中的濕氣直接影響各種信號(hào)傳播特性，而我們重點(diǎn)關(guān)注的是關(guān)鍵的插損指標(biāo)。我們承認(rèn)，濕氣會(huì)被PCB吸收，因此問(wèn)題隨之變?yōu)樵谡９ぷ鳁l件下PCB會(huì)吸收多少濕氣、如何量化它對(duì)高速信號(hào)性能的影響?！?/P>
Kunze還表示，安裝在PCB上的器件的功率耗散會(huì)提高PCB溫度，而這種溫升也會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗增加，并影響PCB中的濕氣含量。在即將發(fā)布的DesignCon論文中，他透露Intel將提供在各種不同PCB結(jié)構(gòu)和材料下對(duì)這兩種效應(yīng)的簡(jiǎn)單檢查結(jié)果，并嘗試?yán)斫庠谡麄€(gè)工作狀態(tài)下對(duì)性能的影響。
談到表征濕度靈敏度和控制PCB中濕氣含量的重量性，Kunze認(rèn)為很難通過(guò)烘烤去除在疊層中使用了固態(tài)銅層的典型PCB中的濕氣。他還表示，在PCB裝配之前，裸板一般儲(chǔ)存在真空密封的袋子中，并且附帶有干燥劑。而在裝配之后，PCB板就暴露在溫度和濕度變化范圍很大的工作環(huán)境中?！拔覀兿胍斫獾囊粋€(gè)問(wèn)題是PCB在正常環(huán)境條件下工作時(shí)的濕度與溫度狀態(tài)。”他表示。
Kunze解釋道，目前開(kāi)展的許多濕度研究工作都是通過(guò)IPC認(rèn)證的方法評(píng)估PCB中的濕氣含量，即稱(chēng)量PCB暴露在水氣之前和之后的重量。也有人通過(guò)觀察電容的變化來(lái)推斷PCB中的濕度?！拔覀兊姆椒ㄊ峭ㄟ^(guò)對(duì)插損的影響來(lái)推斷PCB濕度?！?/P>
事實(shí)上， Intel在三年前的DesignCon會(huì)議上就介紹過(guò)一種創(chuàng)新的方法，即在走線的同一端執(zhí)行僅兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)域測(cè)量來(lái)判斷插損。他們稱(chēng)之為“單端時(shí)域反射至差分插入損耗”，或SET2DIL。這種插損測(cè)試方法是Intel企業(yè)服務(wù)器事業(yè)部信號(hào)完整性負(fù)責(zé)人Jeff Loyer和Kunze自己一起開(kāi)發(fā)的，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種經(jīng)過(guò)IPC認(rèn)證的用于確定差分插損的測(cè)試方法。
當(dāng)問(wèn)到設(shè)計(jì)師可以用來(lái)避免PCB中濕氣的方法時(shí)，Kunze表示目前還不清楚設(shè)計(jì)師在限制濕氣擴(kuò)散方面可以發(fā)揮什么樣的作用，至少?gòu)膶?shí)際使用角度看是這樣。他認(rèn)為：“濕氣吸入PCB板當(dāng)然會(huì)受到固態(tài)銅層的阻礙，而且在某種程度上也要經(jīng)過(guò)電介層中的玻璃纖維，但電路板設(shè)計(jì)師不得不為元件放置一些開(kāi)口來(lái)實(shí)現(xiàn)電路板功能，因此設(shè)計(jì)中能在多大程度上阻止?jié)駳膺M(jìn)入電路板還不太清楚?！?/P>
不過(guò)Kunze表示，就電氣性能而言，設(shè)計(jì)師需要認(rèn)真考慮濕度和溫升的影響，確保高速信號(hào)的劣化不會(huì)超出可接受的范圍。“現(xiàn)在我們相信濕度可能不是想像中那么嚴(yán)重——但仍是重要的考慮因素——畢竟在高溫條件下濕度對(duì)PCB電路板性能有較大的影響。
目前已經(jīng)有幾款成熟的工具可用于仿真包括PCB在內(nèi)的結(jié)構(gòu)中的濕氣擴(kuò)散。如今在Intel的華盛頓杜邦園區(qū)工作的Kunze表示，今后他們的研究工作將使用這些仿真工具評(píng)估工作狀態(tài)的PCB中的濕氣含量。
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