一、防潮设计（Moisture Protection）

湿度是电子设备的“隐形杀手”。潮湿环境会导致绝缘下降、漏电增大、焊点腐蚀、金属迁移，甚至引起短路。

1. 板材选择

不同 PCB 板材吸水率差异巨大。吸水率越高，越容易导致信号漂移与可靠性下降。

常用建议：

**建议：**湿度>80% 或户外长期使用，避免低端 FR-4。

2. PCB 表面处理

表面处理对防潮性能影响巨大。

推荐：ENIG（沉金）或 ENEPIG（镍金钯），湿度环境更稳定。

3. 三防漆（Conformal Coating）

三防漆是防潮的重要手段，可防止水气腐蚀、短路与金属迁移。

常见涂覆材料：

注意：必须预留“屏蔽区域”避免涂覆敏感接口（如连接器）。

4. 外壳密封与通气

• 使用 O 型圈、防尘防水结构（IP65/IP67）

• 排气阀避免内部冷凝水

• 防潮包或吸湿材料（汽车 ECU 常用）

二、防硫化设计（Anti-Sulfurization）

硫化问题近年来越来越突出，尤其是工业区、火山区域、橡胶厂、污水厂等含硫环境。硫化导致电阻端头与银浆反应生成硫化物，电路开路/漂移。

1. 防硫化元器件选用

最有效的方式是选用标注 Anti-Sulfur（抗硫化） 的元件，常见品牌：

• 厚膜抗硫化电阻（Yageo、RALEC、Viking）

• 抗硫化贴片电容（部分陶瓷电容）

• 银胶工艺改进的封装器件

电阻是硫化失效中最常见的器件。

2. 材料与结构改进

抗硫化电阻的关键是：

• 端电极使用 Ni 屏蔽层

• 避免外露 Ag-Pd 和银浆

• 增强防护涂层厚度

如果环境硫含量高（如含 H₂S），选用 金属膜电阻 更稳定。

3. PCB 防护工艺

以下工艺可减轻硫化侵蚀：

• 三防漆（必须完全覆盖电阻）

• Conformal Coating + 局部过胶

• 采用 密封外壳，正压通风

三、防静电设计（ESD Protection）

ESD 静电可在纳秒级产生上千伏尖峰，造成击穿、参数漂移或潜在失效，是 PCB 可靠性设计的关键部分。

1. 电路设计层面的防静电措施

（1）输入/接口保护

• 使用 TVS 二极管（ESD Suppressor）

• USB/HDMI/LAN 使用专用 ESD 保护阵列

• 增加 RC 滤波、串联电阻

（2）电源保护

• 加入瞬态抑制（TVS/压敏）

• MOSFET 加 Gate 保护电路（防栅氧击穿）

• 电源入口加共模电感 + 安规电容

2. PCB 布局布线策略

• 高频线、敏感线与外壳保持足够间距

• TVS 安装在接口最近的位置

• 增加地平面（Ground Plane）提升放电路径能力

• 过孔阵列导走浪涌

3. 接地设计（重要！）

良好的接地能显著提升抗 ESD 能力：

• 外壳接地、防护地与信号地合理分区

• I/O 端口加“ESD Ground”

• 保护地与外壳金属外壳通过 低阻抗硬连接

4. 外壳防静电设计

• 外壳使用防静电 ABS / PC 材料

• 表面喷防静电涂层

• 关键部分做金属编织层（如工业设备）

四、综合可靠性测试（验证阶段）

为确保防潮、防硫化、防静电方案有效，需要进行 可靠性验证。

1. 防潮类测试

• 高温高湿（85℃/85%RH，1000h）

• 冷凝测试

• 温湿循环（-40~85℃）

2. 防硫化测试

• H₂S 测试 10~20ppm

• ASTM B809/ASTM B845（硫化加速试验）

3. 防静电测试

• IEC 61000-4-2 ESD 测试

• 接触放电 ±8kV

• 空气放电 ±15kV

五、综合设计原则（工程师速查）

1. 从材料选型开始把关

• PCB 板材吸水率

• 抗硫化元件型号

• 表面处理工艺

2. 电路设计必须考虑静电路径

• TVS 优先级最高

• 接口布局尽量靠外壳

3. 工艺与封装要协同

• 三防漆必须均匀覆盖

• 模块密封要考虑散热与通气

4. 环境决定你的防护等级

• 室內 ≠ 户外

• 办公环境 ≠ 工业环境 ≠ 汽车环境

六、结语

防潮、防硫化、防静电是电路板可靠性设计中最关键的三大环节。只有在材料、元器件、设计、工艺、验证四个层面形成完整体系，才能确保 PCB 在复杂环境中长期稳定运行。随着电子设备向高功率、小型化、严苛应用场景发展，这类可靠性设计将变得更为重要。