涂覆论文关于印刷线路板组件三防涂覆材料选型方法论文范文参考资料

涂覆论文关于印刷线路板组件三防涂覆材料选型方法论文范文参考资料 （常州博瑞电力自动化设备有限公司，江苏 常州 213025） 摘要：在印刷线路板组件表面涂覆三防漆，可以有效地将印制保护电路与恶劣的环境隔离开来，使其避免遭受恶劣环境的影响，造成电路失效、漏电等故障，延长它们的使用寿命，确保其安全性和可靠性。文章介绍了几种三防漆的定义、种类、性能，分析了各自的应用范围，探讨了较为实用可行的选型方法。 关键词：印刷线路板组件；三防漆涂覆；工艺验证；环境试验验证；材料选型方法：A ：TN605：1009-2374（xx）09-0089-02DOI：10.13535/j.ki.11-4406/n.xx.09.043 当前，汽车、军工航天、船舶及室外高温高湿等恶劣环境下工作的电子产品，包括空调、洗衣机等家用电器，这类电子产品在使用和贮存的过程中，由于需要遭受如化学、震动、高温高湿、冷热交变、盐雾等环境的影响，线路板及其电子元器件可能产生腐蚀、软化、变形和霉变等问题，导致线路板电路出现故障。因此，为使电子产品（主要是指印刷电路板）能够抵抗环境的腐蚀，延长其使用寿命，在印刷电路板生产后通常会喷涂三防保护涂料，使其具有良好的三防保护能力。随着企业内产品的推广领域不断增多，三防防护已经成为越来越多的产品需求，如何选择一款具有稳定的防护能力又适用于板卡自身工艺的三防漆，也成为了工艺师们需要考虑的问题。本文主要介绍了三防漆的种类及特点，同时给出了实用的三防漆的选型方法。 1三防漆的种类及特点 1.1三防漆定义和作用 三防漆，英文名为Conformal Coating，又叫电子防潮胶或者三防胶保护涂料。三防，即防霉、防潮、防盐雾，其实三防的根本主要是防腐蚀。“三防漆”是一种涂覆于线路板表面的特殊涂层，三防漆为通俗的叫法，其实其除了防霉、防潮、防盐雾外，三防漆还具有抗震、绝缘、减小线路板设计尺寸等作用。 三防漆涂覆于印制线路板组件表面，用于将电路与恶劣的环境隔离开来，使其避免遭受恶劣环境的影响，从而保护电路免遭环境侵蚀，造成电路失效、漏电等故障，延长电子产品的使用寿命。在现实条件下，线路板往往会遭受恶劣环境及工作条件的腐蚀，如化学、震动、高尘、盐雾、潮湿与高温等环境，导致线路板电路出现各种故障，如断裂开路失效、腐蚀失效、电迁移失效、绝缘失效、元件器失效等。给线路板涂覆一层保护作用的三防漆，可有效地将印制线路板及其电子器件与工作环境隔离开来，保护电路免受损害，从而提高线路板的可靠性，增加其安全系数，并保证其使用寿命。此外，三防漆本身是绝缘的，可在一定程度上防止漏电，因此允许产品具备更高的功率和更近的印制板间距，从而可满足元件小型化的目的。 1.2三防漆的分类及特点 三防漆从组成的主要化学成分上主要可分为五大类：丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅、聚氨酯和聚对二甲苯，从溶剂的类型上或固化方式上分类主要有溶剂型三防漆、水性三防漆以及UV光固化三防漆等。 含溶剂丙烯酸树脂三防漆其优点为固化工艺相对简单，不与空气反应，靠溶剂的挥发进行固化；具有良好的防潮效果以及灵活的粘度调整性；返工也较容易；成本也相对较低。但其固化后防护层过薄，其固化方式决定了其挥发性溶剂含量非常高，其工作环境需要具备良好的通风抽风系统；粘度维持困难，高温高湿下存在返粘情况。该类三防漆可用于普通电子产品。 环氧树脂类三防漆具有良好的防潮、抗盐雾和抗化学品性能，可耐150高温，耐磨损，具有较好的介电性能。但返修十分困难，必须先用物理手段剥离掉环氧树脂膜才能进行返修，对器件及板卡会造成损坏。另外其潜在的高内应力，也可能对易碎元件造成损伤，涂覆前需对易碎元件进行防护；具有较高的氯离子含量风险；双组分配比复杂，粘度也不疑维持；低温时性能不佳，固化收缩率高。该类三防漆应用并不是很多。 有机硅三防漆是具有柔软弹性的涂层材料，柔韧性佳；工作温度范围也很宽，可耐200高温，具有很好的防潮及耐紫外线性能；易修复；且具有显著的电绝缘特性和较低的表面能，与基材的润湿性好。但其机械强度低，不耐刮擦，与基材的附着力也较差。该类三防漆适合那些有高发热元件，例如大功率电阻多的高频电路板，可应用于航空、航海、军工、雷达控制系统。 聚氨酯类三防漆是溶剂型三防漆中较为常用的一种三防漆，也叫聚氨酯醇酸树脂类三防漆。其主要固化原理为与空气中氧气发生化学反应固化，形成的聚合物涂层具有良好的耐酸耐碱性和优越的耐潮湿性。但其完全固化过程较长，VOC含量较高，高温下容易黄变，容易腐蚀镀锌螺钉。该类三防漆目前应用较为广泛，可应用于汽车工业、工控电子仪器仪表、电源通信等行业。 聚对二甲苯类三防漆在真空中裂解聚合物，沉积于产品表面形成均匀的涂层，在电子领域可作为特殊的防护涂层。这种在真空里沉淀的微米薄膜，厚度均匀，有优异的防酸性和防腐性，是目前所知高频元件、高密度组件、高绝缘组件最有效的防护涂层材料，其常温下抗老化性能可达千年以上，广泛应用于航空航天、珍贵文物、硅橡胶、密封件、磁性材料、微电子、传感器、生物医院等领域。但昂贵的真空涂覆设备的投资也是其最大的缺点。 UV固化类三防漆因固含量为100%，无挥发性溶剂，更为环保；闪电高，不需要作为易燃易爆品进行管控，安全性高；且通过UV光化学反应产生的聚合物稳定性高，防潮及防腐蚀性能俱佳；固化时间非常短，只有几十秒，固化效率快；易返修。该类三防漆因其安全、环保及高效，也被一些三防漆厂家称之为下一代新型三防漆。但其主要不足为UV光投影不到的区域易形成盲区，无法固化，故现在应用更为广泛的是UV湿气三防漆，除了采用UV固化的方式进行固化，还可以通过三防漆与空气中的湿气进行反应对盲区进行二次固化。 2三防漆的选型 2.1三防漆的选型原则 三防漆的理化性能和工艺性能各有差异，应根据具体的工作环境、电性能要求和线路板布局等综合选择适合产品的涂覆材料。理想三防漆具有以下特点：施工便捷，最好是单组分；具有较低的粘度，易于喷涂、喷涂等多种施工工艺；较长的保存时间；快速固化且无副产物；极佳的柔韧性；较宽的操作温度；能保护PCB板经受高低温及一定程度的机械外力冲击；低毒性，低成本；具有可修复性。 2.2三防漆的验证方法 根据厂家提供的TDS以及产品已具备的资质初步筛选三防漆，比如有ROHS认证、UL认证等可优先选择，尽量选择粘度低、环保、无毒的三防漆。选中意向三防漆后，可结合自身工艺验证其工艺的可靠性，再根据IPC-CC-830B“印制线路组件电绝缘化合物的鉴定及性能”中的测试方法，验证三防漆的防护性能。 2.2.1工艺验证。工艺验证主要是验证三防漆是否适用于目前的工艺及产品。 首先，验证对工艺的影响，分别采用手工刷涂或喷涂、自动喷涂工艺对印制线路板组件喷涂三防漆，固化后观察漆膜表面是否平整、均匀、透明或半透明且无粘性，还需观察漆膜有无气泡、针孔、起泡、裂缝、细裂纹、剥离、起皱、斑点等外观问题，喷涂时的气味大小也可作为选型辅助参考。如涂覆工艺是手刷、手喷还是设备自动喷涂，手工涂覆对粘度要求不能过高，粘度太大难以涂开，涂层表面也不好看；喷阀如果是水帘阀，就必须要求涂覆材料的粘度不得高于100cP，需要具备一定的流淌性，粘度大对涂层厚度也不容易控制；设备越好，对三防漆的喷涂效果越好，对漆的兼容性也更强，也就是“不挑漆”，如果是采用价值较低的国产设备，选型验证时要采用自己的设备喷涂验证，如气泡、起皱等外观问题较多不建议采用。 其次，需要考虑三防漆的返修性，固化后的三防漆验证其是否易去除，可采用物理方法（如烙铁烫）、机械方法或化学方法进行验证，一般化学解胶试剂由三防漆厂家提供，观察是否可以剥离PCB表面，同时不能损伤器件。有些器件需在返修台上进行返修，观察涂覆三防漆的印制线路板组件在返修时的气味以及返修后表面涂层的黄变情况。优选易返修、气味小、不易黄变的三防漆。 三防漆对产品散热的影响也是需要考虑的，可将未涂覆的线路板组件带电工作一段时间，取几个点测试工作温度值；再将同一块板卡涂覆三防漆后带电工作相同的时间，在同样的测试点测试温度。根据升温和降温的情况，判断三防漆对散热的影响。优选散热影响小的三防漆。 2.2.2防护性能验证。增加三防涂覆的最终目的还是对产品进行防护，所以选型时需对不同三防漆的防护性能进行验证，根据IPC-CC-830要求及结合实际需求，建议做介质耐压试验、潮湿环境下的绝缘电阻试验、热冲击试验以及水解稳定性试验，具体测试方法见IPC-TM-650。防霉菌试验有条件的情况下可以做，一般厂家如果添加杀菌剂，产品都具有良好的防霉菌性。除了IPC-CC-830B中要求的环境试验，建议加做48小时或96小时的盐雾试验。 一般环境试验，如湿热试验、热冲击试验、水解稳定性试验、盐雾试验，除了观察加做介质耐压试验、绝缘电阻试验和附着力试验。一些三防漆未进行环境试验时测得的电性测试及附着力基本都没问题，但在环境试验中，其较差的防护性能才会逐渐暴露出来，试验后的样品外观也有会较大的差异。在环境试验后再进行电性及附着力测试往往能看出问题，例如涂层剥离、耐压击穿等。所以推荐在环境试验后加做电性及附着力测试。试验用的板卡，按照IPC-CC-830，介电质耐压、湿度及绝缘电阻、热冲击试验需采用IPC-B-25A标准测试板，水解稳定性试验采用Y型测试组件。因PCB表面的绿油对三防漆的附着能力也有一定的影响，试验附着力时，建议采用自己的线路板，注意先进行环境测试，再测试附着力。验证时选择一块未涂覆的板卡留作对比结果。 3结语 三防漆涂覆于印制线路板及其组件的表面，可有效地隔离线路板，并可保护电路免遭恶劣环境的侵蚀、破坏，从而提高并延长