ANSI
洞悉環境空氣腐蝕程度 電子產品使用可靠性有解
一般來說,空氣污染通常有許多來源,其污染物含有豐富的氧化物、氯化物與硫化物能導致許多工業元件上其各種合金材料的嚴重腐蝕。
而含硫的氣體,如硫化氫(H2S)與二氧化硫(SO2)是一般最主要造成電子設備腐蝕的腐蝕性氣體。然而,在日趨嚴重的環境污染與2003年歐盟頒布管制有害物質禁用指令(Restriction of Hazardous Substances Directive, RoHS)後,對於高階電子設備相關材料的選擇更是非常關鍵。
即使在惡劣環境下,也要確保電子設備的可靠性需求是足夠的。因此,了解電子產品所處現場/終端環境的空氣腐蝕程度就顯得非常重要。
如何掌控空氣腐蝕程度?有實驗室如宜特提供了解決方案,藉監控空氣品質(Air Quality Monitoring, AQM)量測現場/終端的空氣腐蝕程度(圖1),並將其結果反饋至加速腐蝕試驗,如混合流動性氣體(Mixed Flowing-Gas, MFG)與硫磺蒸氣(Flower of Sulfur, FoS)試驗,藉此有效驗證產品保固期間是否將腐蝕失效。
圖1 現場/終端環境空氣腐蝕程度監控
本文將介紹何謂ANSI/ISA 71.04及其測試方法為何,以及產品驗證實驗室時常替客戶執行的兩項加速腐蝕試驗—混合流動性氣體與硫磺蒸氣試驗。
國際標準界訂空氣腐蝕程度
ANSI/ISA 71.04是空氣腐蝕等級的標準。由美國國家標準協會(American National Standards Institute, ANSI)認證的國際自動化協會(International Society of Automation, ISA)71.04-2013標準,將現場/終端環境的空氣腐蝕嚴重性分類為四個等級,其包含G1/G2/G3與GX。
測試方式為藉由使用一預處理的純銅和純銀的金屬試片,曝露在現場/終端的環境一個月的時間後,從其金屬試片所測得的空氣傳播污染物的腐蝕厚度/速率,來區分不同的嚴重性程度(表1)。
一般而言,當現場/終端環境的空氣腐蝕程度大於或等於G2等級時,其腐蝕影響的程度是可以被測量的,且腐蝕可能會是決定電子設備可靠度的一項關鍵因子。而腐蝕的失效模式可區分為兩類,包括銅與銀的腐蝕(圖2)。
圖2 在資料中心的訊息設備故障中,兩種常見的腐蝕失效模式
高階旗艦型加速腐蝕試驗:混合流動性氣體
MFG測試是一種實驗室的環境應力測試,其目的是在於模擬受污染的工業環境。一般來說.有許多可控制的參數,包括溫度、相對濕度、腐蝕性氣體種類(如硫化氫、氯氣、二氧化氮、二氧化硫、氨氣與臭氧等)、氣體濃度和氣體流速等。
此外,試驗箱體內的腐蝕性氣體不斷被新鮮的腐蝕性氣體所替換。由於可控制的試驗參數眾多,複雜的試驗設備架設和持續不斷的腐蝕性氣體流動。因此,MFG具備有很高的可用性來模擬現場/終端環境的腐蝕。然而,MFG試驗的缺點是測試成本高,並且不能被業內的所有供應商廣泛採用。
由於氣體反應性限制(硫化氫),且必須存在氯氣或臭氧來驅動爬行機理,MFG測試適合複製銅的腐蝕和爬行/蠕變腐蝕(Creep...