（一）高溫環(huán)境的作用
高溫會(huì)促使環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠分子運(yùn)動(dòng)加劇，加速其老化進(jìn)程。一方面，高溫可能導(dǎo)致膠層內(nèi)部的化學(xué)鍵斷裂，破壞膠的分子結(jié)構(gòu)，使膠的粘結(jié)強(qiáng)度下降。另一方面，高溫會(huì)使膠層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，當(dāng)環(huán)境溫度接近或超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，膠層會(huì)從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，其力學(xué)性能大幅下降，無法為 PCB 板組件提供穩(wěn)定的粘結(jié)力，可能導(dǎo)致組件松動(dòng)、脫落等問題。
同時(shí)，高溫還會(huì)影響 PCB 板上其他材料與環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠的相容性。不同材料的熱膨脹系數(shù)存在差異，在高溫下會(huì)產(chǎn)生不同程度的膨脹，這會(huì)使膠層受到額外的應(yīng)力，長(zhǎng)期作用下可能導(dǎo)致膠層開裂，進(jìn)而影響 PCB 板的結(jié)構(gòu)完整性。
（二）高濕環(huán)境的作用
高濕環(huán)境會(huì)使環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠吸收水分，這一過程會(huì)對(duì)膠層的性能產(chǎn)生多方面影響。首先，水分的侵入會(huì)導(dǎo)致膠層發(fā)生溶脹，破壞膠層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，降低其力學(xué)性能。其次，水分可能會(huì)與膠層中的某些成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如水解反應(yīng)，導(dǎo)致膠的粘結(jié)性能下降。
對(duì)于 PCB 板而言，高濕環(huán)境下，水分還可能通過膠層的縫隙或缺陷進(jìn)入 PCB 板內(nèi)部，影響其電氣性能。例如，水分會(huì)降低 PCB 板的絕緣電阻，增加漏電風(fēng)險(xiǎn)，甚至可能引發(fā)短路故障。此外，水分與 PCB 板上的金屬鍍層接觸，還可能引發(fā)電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致焊點(diǎn)失效、導(dǎo)線斷裂等問題，嚴(yán)重影響 PCB 板的可靠性。
（三）高溫高濕協(xié)同作用
高溫高濕環(huán)境并非高溫和高濕單獨(dú)作用的簡(jiǎn)單疊加，而是兩者存在協(xié)同效應(yīng)，會(huì)加劇對(duì)環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠和 PCB 板的損害。高溫會(huì)提高水分子的活性，使其更容易侵入膠層和 PCB 板內(nèi)部，同時(shí)也會(huì)加速水分與膠層成分的化學(xué)反應(yīng)。而水分的存在又會(huì)降低膠層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使膠層在較低的溫度下就發(fā)生軟化，進(jìn)一步削弱其力學(xué)性能。
在協(xié)同作用下，環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠的老化速度顯著加快，粘結(jié)強(qiáng)度和阻燃性能下降更為明顯。同時(shí)，PCB 板的結(jié)構(gòu)完整性和電氣性能也會(huì)受到更嚴(yán)重的影響，其可靠性大大降低。
三、環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠性能變化對(duì) PCB 板可靠性的影響評(píng)估
（一）粘結(jié)強(qiáng)度下降對(duì) PCB 板結(jié)構(gòu)可靠性的影響
環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)強(qiáng)度是保證 PCB 板組件牢固連接的關(guān)鍵。在高溫高濕環(huán)境中，隨著膠層性能的退化，其粘結(jié)強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)粘結(jié)強(qiáng)度降低到一定程度時(shí)，PCB 板上的元器件可能出現(xiàn)松動(dòng)、位移甚至脫落的情況。
對(duì)于一些精密的電子元件，如芯片、電容、電感等，其與 PCB 板的連接一旦出現(xiàn)問題，不僅會(huì)影響元件自身的功能實(shí)現(xiàn)，還可能導(dǎo)致整個(gè)電路的失效。在振動(dòng)、沖擊等外部因素的作用下，粘結(jié)強(qiáng)度不足的組件更容易發(fā)生故障，嚴(yán)重威脅 PCB 板的結(jié)構(gòu)可靠性。通過對(duì)經(jīng)過高溫高濕老化試驗(yàn)的 PCB 板進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，粘結(jié)強(qiáng)度下降超過 30% 的樣品中，有 60% 以上出現(xiàn)了組件松動(dòng)的現(xiàn)象。華創(chuàng)材料官網(wǎng) （二）阻燃性能退化對(duì) PCB 板安全可靠性的影響
環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠的阻燃性能是保障 PCB 板在遇到火災(zāi)等意外情況時(shí)安全性的重要因素。在高溫高濕環(huán)境中，膠層的阻燃成分可能會(huì)因水解、揮發(fā)等原因而減少，導(dǎo)致其阻燃性能退化。
當(dāng)阻燃性能下降后，PCB 板在遇到明火或高溫時(shí)，火勢(shì)更容易蔓延，可能引發(fā)更大的安全事故。例如，在一些密閉的電子設(shè)備中，PCB 板一旦起火，若環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠無法有效阻止火勢(shì)蔓延，會(huì)迅速燒毀整個(gè)設(shè)備，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至可能危及人員安全。通過模擬火災(zāi)場(chǎng)景的測(cè)試表明，經(jīng)過高溫高濕老化后的環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠，其阻燃等級(jí)平均下降 1-2 個(gè)等級(jí)，火災(zāi)蔓延速度明顯加快。
（三）電氣性能變化對(duì) PCB 板功能可靠性的影響
環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠不僅起到粘結(jié)和阻燃的作用，在一定程度上還會(huì)影響 PCB 板的電氣性能。在高溫高濕環(huán)境下，膠層吸濕后會(huì)導(dǎo)致其介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值發(fā)生變化，進(jìn)而影響 PCB 板的信號(hào)傳輸性能。
信號(hào)傳輸過程中可能出現(xiàn)信號(hào)衰減、延遲等問題，影響電子設(shè)備的正常工作。對(duì)于高頻電路來說，這種影響更為顯著，可能導(dǎo)致電路的工作頻率不穩(wěn)定，甚至無法滿足設(shè)計(jì)要求。此外，膠層絕緣性能的下降還可能導(dǎo)致 PCB 板上不同電路之間發(fā)生漏電現(xiàn)象，干擾電路的正常功能，降低 PCB 板的功能可靠性。
四、提升高溫高濕環(huán)境中 PCB 板可靠性的環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠優(yōu)化策略
（一）膠層配方優(yōu)化
通過調(diào)整環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠的配方，提高其在高溫高濕環(huán)境下的穩(wěn)定性?？梢蕴砑舆m量的耐濕熱填料，如納米二氧化硅、氧化鋁等，這些填料能夠增強(qiáng)膠層的結(jié)構(gòu)，減少水分的侵入和擴(kuò)散，提高膠層的力學(xué)性能和耐濕熱性能。
同時(shí)，選擇具有良好耐水解性的固化劑和阻燃劑，降低水分對(duì)膠層成分的破壞。例如，采用芳香族胺類固化劑代替脂肪族胺類固化劑，可提高膠層的耐濕熱性能。此外，合理調(diào)整膠層中各成分的比例，使膠層在保持良好阻燃性能的同時(shí)，具備更優(yōu)異的耐高低溫性和耐濕性。
（二）工藝改進(jìn)
優(yōu)化環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠的涂覆和固化工藝，有助于提高膠層的質(zhì)量和性能。在涂覆過程中，確保膠層均勻涂布，避免出現(xiàn)氣泡、缺膠等缺陷，減少水分侵入的通道?？梢圆捎酶呔鹊耐磕z設(shè)備，如點(diǎn)膠機(jī)、涂膠機(jī)等，提高涂膠的準(zhǔn)確性和一致性。
在固化工藝方面，通過合理控制固化溫度、時(shí)間和壓力等參數(shù)，使膠層充分固化，形成致密的結(jié)構(gòu)。充分固化的膠層具有更好的力學(xué)性能和耐濕熱性能，能夠有效抵抗高溫高濕環(huán)境的侵蝕。例如，采用分步固化的方式，先在較低溫度下預(yù)固化，再在較高溫度下完全固化，可減少膠層內(nèi)部的應(yīng)力，提高膠層的穩(wěn)定性。
（三）PCB 板防護(hù)設(shè)計(jì)
除了對(duì)環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠本身進(jìn)行優(yōu)化外，對(duì) PCB 板進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)也能提升其在高溫高濕環(huán)境中的可靠性?？梢栽?PCB 板表面涂覆一層防潮涂層，如 conformal coating，該涂層能夠有效阻擋水分和濕氣的侵入，保護(hù)膠層和 PCB 板上的元器件。
同時(shí)，合理設(shè)計(jì) PCB 板的布局和結(jié)構(gòu)，避免元器件過于密集，保證散熱良好，降低高溫對(duì)膠層和 PCB 板的影響。在 PCB 板的邊緣和角落等易受損傷的部位，可以增加加強(qiáng)筋或采用其他加固措施，提高 PCB 板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，減少因膠層性能下降而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)失效風(fēng)險(xiǎn)。
五、結(jié)論與展望
高溫高濕環(huán)境對(duì)環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠的性能產(chǎn)生顯著影響，進(jìn)而威脅 PCB 板的可靠性。通過對(duì)其作用機(jī)制的分析可知，高溫加速膠層老化和材料膨脹，高濕導(dǎo)致膠層吸濕溶脹和性能退化，兩者協(xié)同作用加劇了損害。環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠性能的下降會(huì)影響 PCB 板的結(jié)構(gòu)完整性、電氣性能和安全性能。
為提升 PCB 板在高溫高濕環(huán)境中的可靠性，可從膠層配方優(yōu)化、工藝改進(jìn)和 PCB 板防護(hù)設(shè)計(jì)等方面入手。未來，隨著電子設(shè)備應(yīng)用環(huán)境的日益復(fù)雜，對(duì)環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠的性能要求將越來越高。需要進(jìn)一步深入研究高溫高濕環(huán)境下膠層與 PCB 板的相互作用機(jī)制，開發(fā)出具有更高耐濕熱性、更優(yōu)異阻燃性能和粘結(jié)性能的新型環(huán)氧阻燃結(jié)構(gòu)膠，為 PCB 板的高可靠性應(yīng)用提供更有力的保障。
