数据中心对空气品质的新要求--化学腐蚀污染20110918v6.doc

数据中心对空气品质的新要求 数据中心对空气品质的要求以往主要有三个方面：温度、湿度和空气含尘浓度。但随着环境保护意识的增强、电子设备生产工艺和技术的更新以及环境污染的加剧，使得现在国际上对数据中心的空气品质也提出了新的要求，即腐蚀性气体污染的要求。 1、环境保护的背景与电子行业的变化——RoHS与IT电子设备厂商 随着人类环境问题的日益严峻，欧盟于2006年7月1日立法实施了强制标准——RoHS(Restriction of Hazardous Substances)，全称是《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》，列出了对六种有害物质的严格限制，包括：铅Pb，镉Cd，汞Hg，六价铬Cr6+，多溴二苯醚PBDE，多溴联苯PBB，规范电子电气产品的材料及工艺标准，强制所有IT产品和电子设备供应商采用更环保的制造技术，以此保护地球环境和人类健康。 电子设备通常都使用印刷电路板（PCB）、集成电路或表面封装元件，RoHS生效以前电子行业内普遍使用铅锡合金进行焊接，强制性的RoHS迫使包括IT行业在内的所有电子行业制造商都必须在工艺上进行改良，尽量不用有害物质，这对电子行业制造商的生产工艺提出了严格的要求。 为了进行改良生产，目前电子行业制造商普遍使用低电阻率的银来代替铅，从而满足RoHS的要求。 为此，IT制造商面临了比一般的电子设备厂商更高的挑战，因为随着计算机性能的不断提升，使用的晶体管尺寸必须不断缩小，数量不断增多，电信号为完成指定任务传递的距离也越来越短，所有电子部件都朝着更小尺寸发展，封装密度越来越高，这对硬件的可靠性造成了很多不利因素，例如设备板卡中单位体积的热负荷增大，就需要更多的气流冷却，气流的增加也使电子设备更容易受到空气中粉尘、腐蚀性气体污染物的影响。 2、腐蚀性气体对电子设备的影响 即使在RoHS实施以前使用了铅锡合金焊接生产的电子设备，在工业区仍需要加装气体化学过滤装置进行保护，当现在电子设备厂商使用银来替代铅锡合金以后，化学腐蚀问题就日益严重了。银和铜都不是十分稳定的金属，与铜相比银更容易被腐蚀，在以工业为主的城市，或城市的工业区，海边，这些地区往往空气污染相对严重，空气中硫化物、氮氧化物等腐蚀性气体或盐的浓度比较高，这些空气进入数据中心以后，就特别容易使电子设备发生故障。 由于腐蚀性气体对设备的腐蚀是长期和大面积进行的，发生故障的年限会随着污染物的聚集进一步的缩短，其影响具有明显的滞后性，短期常因不容易被发现而忽视，一旦出现问题就会是大面积的，加上局部的不可预测性，容易造成意外宕机，级别要求越高的数据中心（例如A级或Tier4级机房）的损失就越大。需要指出的是，如果机房的空气质量得不到有效的改善，即使更换了IT设备，腐蚀仍将持续，因此很多发达国家都对数据中心的气体污染物治理提出了规范的要求。 3、化学腐蚀的分类 化学腐蚀的种类很多，但常见的有以下三类： 蠕变腐蚀：对铅的限制使工艺上使用银来代替铅并提高导电性，生产上常用浸银的处理方式。浸银处理过的电路板在含硫和一定湿度的空气环境中容易产生被腐蚀，电路板中的银和铜被腐蚀产生的衍生物会逐渐在电路板上漫延，形成蠕变腐蚀现象。蠕变腐蚀发展到一定程度会造成电子线路短路，从而导致设备部件故障。 镀银腐蚀：这类腐蚀主要产生在含银的小型表面安装组件中。即使在干燥情况下含硫气体也能腐蚀银，并生成腐蚀产物硫化银，硫化银大量聚集后会产生机械压力，从而破坏封装的完整性。封装被破坏后下层的银会被进一步腐蚀，直到部件中的所有银全都耗尽，最终导致断路。 腐蚀性无机盐粉尘：各种无机盐也是数据中心空气粉尘污染物的一个主要来源。沿海地区的强风可将海盐向内陆方向吹进10公里或者更远，而这些海盐能够毁坏这一范围内的电子设备。另外如果数据中心中用于加湿的水分中含有过量的盐分，经过长期的累积也可以是造成这种腐蚀。 需要指出的是，业内也有专家认为电子设备厂商应该通过自身工艺改良来提高对腐蚀性气体的抵御能力，显然这对用户是十分有利的。但想在短期内让厂商做到既能满足环保（RoHS）要求，又不使制造成本明显上升造成用户购买成本提升，再加上是不是所有的设备都应该和都需要提高腐蚀抵御能力等等问题业内还没有定论，所以这个问题的解决会是漫长的。 4、腐蚀性气体的来源与影响因素： 腐蚀性气体污染的来源一般有两种：室外污染物侵入和室内污染物扩散。 室外污染物侵入是腐蚀性气体污染的主要途径。工业生产、含硫煤的燃烧、汽车尾气、火山爆发等等造成大气污染，形成的硫化物、氮化物、卤化物等腐蚀性气体（如二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、单质硫、二硫化碳等），随空气进入数据中心就导致了腐蚀性气体污染。 室内污染物的来源往往来自于含硫计算机配件老化、蓄电池、橡塑保温泡棉、含硫橡胶等装饰装修材料、电缆外皮，下水道