三防设计培训教材

1、2009年11月by WQY1电子设备（产品）三防设计2009年11月by WQY22009年11月提纲n1、三防定义n2、三防发展和现状n3、三防设计的重要性（三防的原因）n4、三防设计简介（壳体、PCBA）n5、建立三防体系by WQY32009年11月1、三防定义n防潮、防霉、防盐雾（国内）n防腐蚀设计（国外）nIEC68GB2423,电工电子产品基本环境试验规程nMIL-810GJB150军用设备环境试验方法by WQY42009年11月2、三防发展和现状n发展起步阶段：1963-1966，三防工艺初级阶段：1984-1990，工艺防护优选材料，三防检测/认证，“自上而下”抓发展阶段：

2、1991-至今，三防设计，三防手册，规范设计n现状缓慢发展军方/用户比生产厂所更重视大型民营企业重视程度高度军品by WQY52009年11月3、三防设计的重要性（三防的原因）n3.1常见三防问题（9个案例）模块长白粉（材料腐蚀）电偶腐蚀应力腐蚀镀锌长白粉PCBA断线、器件失效密封腔积水设备漏水户外结构件锈蚀真空包装袋内长霉by WQY62009年11月 三防失效案例一：选材错误n海上（舰船用）电子设备模块材料选用海上（舰船用）电子设备模块材料选用LY12（2A12），军检湿热），军检湿热240h，长白粉。，长白粉。 采用喷三防漆保护。采用喷三防漆保护。n海上使用一年后，漆层底部长白粉（误认海

3、上使用一年后，漆层底部长白粉（误认为长霉）为长霉）n应选用应选用LF系列防锈铝合金或者系列防锈铝合金或者LD31（6063）；不选硬铝。；不选硬铝。by WQY72009年11月LY-12硬铝潮湿试验后腐蚀图片by WQY82009年11月三防失效案例二：电偶腐蚀n钛合金天线行架与铝合金接触，在沿海工作不到钛合金天线行架与铝合金接触，在沿海工作不到一年，由于电偶腐蚀而散架，无法修复。一年，由于电偶腐蚀而散架，无法修复。n铝合金盖板与镀银件接触导致铝合金腐蚀。铝合金盖板与镀银件接触导致铝合金腐蚀。n镀银模块于铝合金底座接触，导致铝底座腐蚀。镀银模块于铝合金底座接触，导致铝底座腐蚀。n镀银器件安装

4、在铝合金面板上，湿热试验后导致镀银器件安装在铝合金面板上，湿热试验后导致铝面板腐蚀，器件外壳改为镀镍后，通过试验。铝面板腐蚀，器件外壳改为镀镍后，通过试验。nSMA高频连接器，用镀锌螺钉，在湿热环境高频连接器，用镀锌螺钉，在湿热环境6个个月后，彩锌螺钉生锈，应选用不锈钢紧固件。月后，彩锌螺钉生锈，应选用不锈钢紧固件。by WQY92009年11月C类环境铝合金选用不当腐蚀by WQY102009年11月三防失效案例三：应力腐蚀n海军某舰，天线采用钢管焊接涂漆，二年海军某舰，天线采用钢管焊接涂漆，二年后焊接处锈蚀而断裂。后焊接处锈蚀而断裂。by WQY112009年11月 C类环境焊接处应力腐蚀

5、by WQY122009年11月三防失效案例四：工艺设计（流程）错误n机柜侧门镀彩锌后喷烘漆或喷粉（内侧未机柜侧门镀彩锌后喷烘漆或喷粉（内侧未喷或局部需导电而保护），湿热试验后镀喷或局部需导电而保护），湿热试验后镀锌部位长白粉。锌部位长白粉。n镀锌表面丝印文字符号，经高温烘拷后，镀锌表面丝印文字符号，经高温烘拷后，彩锌钝化膜失效，湿热后长白粉。彩锌钝化膜失效，湿热后长白粉。by WQY132009年11月三防失效案例五：对环境剖面了解不够n在东南沿海、海南等盐雾地区工作的电子在东南沿海、海南等盐雾地区工作的电子设备设备PCBA断线、器件失效。断线、器件失效。n该地区湿热、盐雾沉降量大或尘土中含

6、盐该地区湿热、盐雾沉降量大或尘土中含盐而导致电化学腐蚀的结果。而导致电化学腐蚀的结果。by WQY142009年11月三防失效案例六：设计思想n海岸、舰船大、中型密封腔（如天线罩）积水这是因为：暴露于大气的密封件不可靠；一旦密封失效，内部积水形成RH100%n应设计成开放式结构，可采用防水透气阀（压力平衡器）使内腔与大气相通。by WQY152009年11月三防失效案例七：不规范设计n某埋地设备由于采用平垫（拼接）造成雨季漏水。n正确设计：低应力压缩密封，应采用低应力压缩密封，应采用“O”形圈形圈或或“D”形圈，不采用平垫。形圈，不采用平垫。by WQY162009年11月C类环境电缆橡胶密封

7、套开裂漏水by WQY172009年11月三防失效案例八：户外结构件锈蚀n户外设备（户外设备（C类、类、B类环境）钢结构件锈类环境）钢结构件锈蚀；紧固件锈蚀。蚀；紧固件锈蚀。n解决方案：解决方案：采用奥氏体不锈钢采用奥氏体不锈钢采用热浸锌采用热浸锌+喷漆（底漆喷漆（底漆+面漆面漆150200微米）微米）重防护体系。重防护体系。紧固件选用不锈钢（奥氏体）。紧固件选用不锈钢（奥氏体）。by WQY182009年11月 C类环境钢结构件锈蚀by WQY192009年11月户外钢结构件(C类环境)腐蚀严重by WQY202009年11月 C类环境紧固件及结构件锈蚀by WQY212009年11月C类环

8、境设备的紧固件锈蚀情况by WQY222009年11月C类环境波导法兰漏水、结构件锈蚀by WQY232009年11月三防失效案例九：包装(储存)失效 某厂军品显示器线路板采用铝塑真空包装某厂军品显示器线路板采用铝塑真空包装, 储储存在长江流域（有霉雨季），二年后、发现有长存在长江流域（有霉雨季），二年后、发现有长霉：霉： 扁平电缆表面严重长霉；减振橡胶板（不是硅橡胶）有白色点状霉点；连接器塑料件长霉；纸标签（涂漆）长霉；铝合金结构件长白粉。原因：可能是热压封口处漏气，潮湿气进入，湿热的局部环境在高温 环境下长霉。by WQY242009年11月3、三防设计的重要性（三防的原因）n3.2原因环

9、境因素及其影响温度湿度粉尘盐雾游离腐蚀性气体霉菌昆虫，啮齿动物太阳辐射（紫外线、臭氧）by WQY252009年11月 3.2.1 温度的影响环境因环境因素素影响因子影响因子 典型故障模式典型故障模式高温高温热老化加速金属氧化设备过热粘度下降 蒸发结构变化绝缘失效触点电阻变大 EMIS材料电阻变坏元器件(IC)损坏,焊点脱开,着火等导热脂, 润滑脂流失,失效.橡胶,塑料膨胀,变形. 机械故障(卡死)低温低温凝露,结冰脆裂物理收缩元器件失效导致性能变坏；橡胶,塑料及元器件失效；结构变化,引起泄漏；某些器件在超过其限度后性能下降或失效。温度温度冲击冲击机械应力结构件失效, 焊接,焊点开裂, 粘接和

10、灌封件损坏，涂层开裂、脱层等。by WQY262009年11月 温度的影响1）温度有利一面）温度有利一面 高温对驱潮湿有利，并可防止凝露及露点的产生。高温对驱潮湿有利，并可防止凝露及露点的产生。2）负面影响）负面影响 当设备工作时会产生热量，机柜内部气压升高而气体外当设备工作时会产生热量，机柜内部气压升高而气体外溢。而不工作时气温下降，则外部湿气及污染物会进入机溢。而不工作时气温下降，则外部湿气及污染物会进入机柜内。柜内。by WQY272009年11月3.2.2 湿度n 设备和工程材料腐蚀过程中设备和工程材料腐蚀过程中, 水是主要的介质水是主要的介质. 当大气中当大气中RH20 %n几乎所有

11、腐蚀现象都停止几乎所有腐蚀现象都停止. 因此防潮是三防中最重要的一环因此防潮是三防中最重要的一环.n当当RH达到达到60 % 时时, 设备表面层会形成设备表面层会形成 24 个水分子厚的水膜个水分子厚的水膜.当有污染物溶当有污染物溶入时入时, 会有化学反应产生会有化学反应产生.n当当RH达到达到 80 % 时时, 会有会有 520个分子厚的水膜个分子厚的水膜, 各种分子都可自由活动各种分子都可自由活动n 当有碳元素存在当有碳元素存在,可能产生电化学反应可能产生电化学反应.n临界湿度临界湿度 (Critical RH ）-一种物质明显吸收水份的湿度。例如：一种物质明显吸收水份的湿度。例如： a。

12、氯化钠：当在。氯化钠：当在20 时，时，CRH为为 75 % b。铁或钢：当在。铁或钢：当在20 时，时，CRH为为 65 % c。锌合金：当在。锌合金：当在20 时，时，CRH为为 70 %n水分子很小，足以能穿透某些高分子材料的网状分子间隙而进入内部或通过水分子很小，足以能穿透某些高分子材料的网状分子间隙而进入内部或通过涂层的针孔而达到底层金属产生腐蚀涂层的针孔而达到底层金属产生腐蚀。by WQY282009年11月 潮湿-冷凝n对电子设备而言，潮湿是以三种形式存在：雨水，冷凝和对电子设备而言，潮湿是以三种形式存在：雨水，冷凝和水汽。水汽。n水是电解质，能溶解大量的腐蚀性离子对金属产生腐蚀

13、。水是电解质，能溶解大量的腐蚀性离子对金属产生腐蚀。n当设备的某一处的温度低于当设备的某一处的温度低于“露点露点”（温度）时，该处表（温度）时，该处表面：结构件或面：结构件或PCBA会有凝露产生。会有凝露产生。n影响电路板的主要是凝露和灰尘影响电路板的主要是凝露和灰尘，当凝露的水分蒸发后，当凝露的水分蒸发后，污染物就会以一圈的形式残留在电路板上，其中硫酸盐占污染物就会以一圈的形式残留在电路板上，其中硫酸盐占的比例为的比例为2560 %，这一圈将是吸附潮湿，腐蚀，这一圈将是吸附潮湿，腐蚀PCB及器及器件的源头。件的源头。n潮湿同时是酶菌、盐雾的载体。潮湿同时是酶菌、盐雾的载体。 by WQY29

14、2009年11月 潮湿-湿热的影响n破坏防护渡层，加速电化学腐蚀；破坏防护渡层，加速电化学腐蚀；n结构件锈蚀，影响外观及功能；结构件锈蚀，影响外观及功能；n对电路板（对电路板（PCBA）可产生电流泄漏、信号串扰、枝晶生长、导线断）可产生电流泄漏、信号串扰、枝晶生长、导线断开；开；n绝缘材料受潮使绝缘电阻和耐压水平下降，造成短路、爬电、飞弧甚绝缘材料受潮使绝缘电阻和耐压水平下降，造成短路、爬电、飞弧甚至于火灾。至于火灾。n射频接口对潮湿更敏感；射频接口对潮湿更敏感；n微波器件功率下降，甚至于失效；微波器件功率下降，甚至于失效；nEMIS衬垫衬垫/铝合金产生电化学腐蚀而铝合金产生电化学腐蚀而EMC

15、失效。失效。by WQY302009年11月3.2.3 粉尘n粗尘粗尘：粗粉尘是直径在粗粉尘是直径在2.515微米的不规则颗粒微米的不规则颗粒, 一般不一般不会引起会引起 故障故障, 电弧等问题电弧等问题. 但影响连接器的接触但影响连接器的接触. n细尘：细尘： 细尘是直径小于细尘是直径小于2.5微米的不规则颗粒微米的不规则颗粒, 细尘落在细尘落在PCBA（单板）上有一定的附着力，须通过防静电刷才可（单板）上有一定的附着力，须通过防静电刷才可除去。除去。n细尘的腐蚀性很大，尤其是当含有腐蚀性的酸、碱、盐时，细尘的腐蚀性很大，尤其是当含有腐蚀性的酸、碱、盐时，当当RH大于大于60%时，能透过阻焊

16、膜或敷形涂层将铜导线腐时，能透过阻焊膜或敷形涂层将铜导线腐蚀断开蚀断开。n粉尘粉尘+盐雾盐雾+湿热对湿热对PCBA的腐蚀最大的腐蚀最大-C类区域常见的类区域常见的案例。案例。by WQY312009年11月 粉尘的成分n大气中的污染物有三种存在形态大气中的污染物有三种存在形态：以气体形式（以气体形式（H2S）；）；悬浮的有机或无机酸（硫酸、盐酸）；离子悬浮棵粒物。悬浮的有机或无机酸（硫酸、盐酸）；离子悬浮棵粒物。所有这三类形态都依赖于潮湿才起腐蚀作用。所有这三类形态都依赖于潮湿才起腐蚀作用。n气态腐蚀物在大气存在时间很短，会产生化学反应或被地气态腐蚀物在大气存在时间很短，会产生化学反应或被地表

17、吸收。而悬浮的颗粒吸附离子污染物沉降于电子设备的表吸收。而悬浮的颗粒吸附离子污染物沉降于电子设备的内部而造成故障。这是野外电子设备失效的共同之处。内部而造成故障。这是野外电子设备失效的共同之处。 n细尘中可溶性盐类的含量：不同地域细尘中可溶性盐类的含量：不同地域 含量差别较大，沿含量差别较大，沿海和被污染环境最高含量可达海和被污染环境最高含量可达20%以上。以上。by WQY322009年11月 有关细尘的检测数据n某城市的一次细尘分析某城市的一次细尘分析物质物质含碳有机含碳有机物物硫酸根离子硫酸根离子碳元素物碳元素物NH4NO3未知物未知物含量含量 % 312898618by WQY3320

18、09年11月 污染物的来源l硫酸根离子硫酸根离子l酸雨酸雨-主要是燃煤产生主要是燃煤产生SO2导致酸雨。导致酸雨。l铅铅-酸蓄电池的排放气体酸蓄电池的排放气体l化工厂、电镀厂的排放物。化工厂、电镀厂的排放物。2） 卤素（氯离子）的来源卤素（氯离子）的来源l海洋大气环流，海风夹带的盐雾可深入大陆海洋大气环流，海风夹带的盐雾可深入大陆2050Km，悬浮于空，悬浮于空气被风扇带入设备内部。气被风扇带入设备内部。l土壤中含有盐碱（地）或在盐湖沙漠区域，沙尘中含有盐碱。土壤中含有盐碱（地）或在盐湖沙漠区域，沙尘中含有盐碱。by WQY342009年11月 粉尘的危害及防护l粉尘的危害性粉尘的危害性l由于

19、粉尘沉降在由于粉尘沉降在PCBA表面表面, 产生电化学腐蚀产生电化学腐蚀, 故障率增加故障率增加.l粉尘粉尘+湿热湿热+盐雾对盐雾对PCBA损害最大损害最大, 沿海、沙漠（盐碱地）、淮沿海、沙漠（盐碱地）、淮河以南霉雨季节化工、矿区附近地区，电子设备故障最多。河以南霉雨季节化工、矿区附近地区，电子设备故障最多。2） 粉尘的防护粉尘的防护l密封或半密封密封或半密封l防尘网防尘网-必需定期更换（须有备件及操作规程）l定期清洁处理（定期清洁处理（刷除或清洗）by WQY352009年11月3.2.4 盐雾l盐雾的形成盐雾的形成 盐雾是海浪、潮汐及大气环流（季风）气压、日照等自然因素造盐雾是海浪、潮汐

20、及大气环流（季风）气压、日照等自然因素造成，会随风飘落至内陆，其浓度随离海岸距离而递减，通常离海岸成，会随风飘落至内陆，其浓度随离海岸距离而递减，通常离海岸1Km处为岸边的处为岸边的 1 % （但台风期会吹向更远）。（但台风期会吹向更远）。2） 盐雾的危害性盐雾的危害性l使金属结构件镀层破坏；使金属结构件镀层破坏；l加速电化学腐蚀速度导致金属导线断裂、元器件失效。加速电化学腐蚀速度导致金属导线断裂、元器件失效。3）类似的腐蚀源）类似的腐蚀源l手汗中有盐、尿素、乳酸等化学物质，对电子设备回产生与盐手汗中有盐、尿素、乳酸等化学物质，对电子设备回产生与盐雾同样的腐蚀作用，因此在装配或使用过程中应戴手

21、套，不可雾同样的腐蚀作用，因此在装配或使用过程中应戴手套，不可裸手触摸镀层。裸手触摸镀层。l焊剂中有卤素及酸性物，应进行清洗，并控制其残留浓度。焊剂中有卤素及酸性物，应进行清洗，并控制其残留浓度。by WQY362009年11月 3.2.5 有害气体l大气中污染物存在的形式大气中污染物存在的形式l以气体形式以气体形式,如如 H2S SO2 O3 CO NH3l悬浮的有机酸和无机酸；悬浮的有机酸和无机酸；l离子悬浮棵粒；离子悬浮棵粒； 这三种形态都依赖于潮湿才能起腐蚀作用这三种形态都依赖于潮湿才能起腐蚀作用。l局部微环境的有害气体局部微环境的有害气体l橡胶、塑料、油漆、橡胶、塑料、油漆、PVC导

22、线、包装材料释放的有害气体；导线、包装材料释放的有害气体；l有害气体：有害气体：H2S SO2 乙酸、甲醛、有机气氛、挥发性有乙酸、甲醛、有机气氛、挥发性有机硅类气氛等。机硅类气氛等。lRTV硅橡胶固化时释放的有害气体硅橡胶固化时释放的有害气体 -在密封机箱内在密封机箱内, 禁用双组份缩合型硅橡胶；慎用禁用双组份缩合型硅橡胶；慎用RTV单单组份硅橡胶。组份硅橡胶。by WQY372009年11月 有害气体的危害性1）银层变色）银层变色 H2S、SO2及其它含硫气氛在潮湿和紫外线作用下使镀银件产生化学反及其它含硫气氛在潮湿和紫外线作用下使镀银件产生化学反应生成应生成 Ag2S。2）加速银离子迁移

23、）加速银离子迁移 在潮湿和有电位差的条件下，银离子会发生迁移，而在潮湿和有电位差的条件下，银离子会发生迁移，而H2S、SO2会加速会加速其迁移，结果是厚膜电路引线间短路而造成灾难性后果。其迁移，结果是厚膜电路引线间短路而造成灾难性后果。3）镀层）镀层l阴极镀层：阴极镀层： 在潮湿条件下通过孔隙腐蚀底层金属；在电路板有电位差情况下在潮湿条件下通过孔隙腐蚀底层金属；在电路板有电位差情况下会产生枝晶生长、造成短路、电弧和潜在的失火源。会产生枝晶生长、造成短路、电弧和潜在的失火源。l阳极镀层：阳极镀层： 对镀锌等阳极镀层会破坏钝化膜从而加速腐蚀。对镀锌等阳极镀层会破坏钝化膜从而加速腐蚀。4）贵金属触点

24、贵金属触点“中毒中毒” by WQY382009年11月3.2.6 霉菌的危害1) 霉菌的危害霉菌的危害l霉菌吞噬和繁殖使有机材料绝缘性下降霉菌吞噬和繁殖使有机材料绝缘性下降, 损坏而损坏而失效失效.l霉菌的代谢产物是有机酸霉菌的代谢产物是有机酸, 影响绝缘性及抗电强影响绝缘性及抗电强度而产生电弧度而产生电弧.l长霉表面影响外观长霉表面影响外观.l防范防范l尽量选用不长霉的材料尽量选用不长霉的材料;2)如必须加防霉剂需考虑其它因素如必须加防霉剂需考虑其它因素.by WQY392009年11月3.2.7 昆虫、噬齿动物（鼠害）n啃噬电缆啃噬电缆,破坏结构破坏结构,破坏绝缘破坏绝缘.n垫窝引起短路

25、垫窝引起短路.n鼠尿引起腐蚀鼠尿引起腐蚀. -在实际案例中在实际案例中, 由鼠害导致的设备失效由鼠害导致的设备失效比想象的要多比想象的要多.by WQY402009年11月3.2.8 太阳 辐射( 紫外线、臭氧) 1）光老化是对户外产品中非金属材料的重要试验项目）光老化是对户外产品中非金属材料的重要试验项目, 很多材料很多材料（如橡胶、塑料）在户外会因紫外线、臭氧作用而降解、失效。（如橡胶、塑料）在户外会因紫外线、臭氧作用而降解、失效。2）实验方法：）实验方法：n大气暴露试验：真实、简单、环境多样性、但试验周期长。大气暴露试验：真实、简单、环境多样性、但试验周期长。n人工加速试验：快速、与大气

26、暴露试验有较好的对应关系。人工加速试验：快速、与大气暴露试验有较好的对应关系。3）加速实验）加速实验p材料：紫外线材料：紫外线 ASTM G53 使用使用UVB310nm 4h/60； 4h/50 共共1000h。 臭臭 氧氧 ASTM D518 暴露暴露70小时。小时。p试样：氙试样：氙 灯灯 GB 1252790（附录（附录A） 1006 h 臭臭 氧氧 GB 1252790（附录（附录A） 70 h p合格：不降解、无龟裂、强度变化合格：不降解、无龟裂、强度变化30 %by WQY412009年11月4、三防设计n4.1A,B,C三类环境简介n4.2壳体选材和工艺n4.3PCBA涂覆by

27、 WQY422009年11月4.1A，B，C三类环境简介环境类型环境类型 防护等级防护等级环境环境(自然自然)类型的说明类型的说明民用民用 军品军品 A类类A二级二级温湿度受控的室内或被密封的温湿度受控的室内或被密封的有限空间内有限空间内. B类类B 一级一级不受控的环境不受控的环境,偶尔会偶尔会R.H 100%如如仓库仓库,地下室地下室,户外简单遮蔽等户外简单遮蔽等. C类类C恶劣环境如：恶劣环境如：海上舰船海上舰船,岛屿或距离海岸岛屿或距离海岸,盐盐碱地碱地3.7Km；冶炼，化工，皮革；冶炼，化工，皮革厂厂13Km 受有害物质（酸，碱，盐。受有害物质（酸，碱，盐。SO2 H2S 等）侵蚀。

28、等）侵蚀。by WQY432009年11月 结构件分类结构件分类-按所处环境划分按所处环境划分“” 型表面和型表面和 “” 型表面型表面分类分类 定义定义 型型 (暴露暴露) 表表面面 Type (exposed)surfaces型表面是指当设备处于工作或行进状态时型表面是指当设备处于工作或行进状态时,直直接暴露在自然环境中的表面或能受自然环境因素接暴露在自然环境中的表面或能受自然环境因素直接作用的表面。自然环境因素包括：温度直接作用的表面。自然环境因素包括：温度,湿湿度度,雨雨,雪雪,盐雾盐雾,日光及风沙等。例如，直接暴露在日光及风沙等。例如，直接暴露在上述环境中任何设备的外表面都是上述环境

29、中任何设备的外表面都是型表面。型表面。 型型(遮蔽遮蔽)表表面面Type (sheltered)surfaces型表面是指当设备处于工作或行进状态时型表面是指当设备处于工作或行进状态时,不不直接暴露在自然环境中的表面，并且不会受到雨直接暴露在自然环境中的表面，并且不会受到雨,雪雪,日光及风沙等直接作用的表面。如电子设备日光及风沙等直接作用的表面。如电子设备方仓的内表面，户外机柜的内表面及内部的结构方仓的内表面，户外机柜的内表面及内部的结构件。件。by WQY442009年11月结构件分类结构件分类 a. 型结构件型结构件：处于处于型面的结构件。型面的结构件。 b. 型结构件型结构件：处于处于型

30、面的结构件。型面的结构件。by WQY452009年11月结构件类型结构件类型 按设备工作时所处的自然环境按设备工作时所处的自然环境, 将结构件分为将结构件分为型结构件和型结构件和型结构件型结构件两类两类. 除安装或工作时能与自然环境直接接触的外露零件外除安装或工作时能与自然环境直接接触的外露零件外, 大多数零件属大多数零件属于于型结构件型结构件. 环境类环境类型型 结构件类型结构件类型A类类只有只有型结构件型结构件B类类除户外只有简单遮蔽的外壳属于除户外只有简单遮蔽的外壳属于型结构件型结构件, 其它属于其它属于型结构件型结构件.C类类外壳及附件、天馈系统是外壳及附件、天馈系统是型结构件型结构

31、件.密封件密封件内部内部无论何种类型的外部环境无论何种类型的外部环境, 其内部属其内部属A类环境类环境.无论何种类型的外部环境无论何种类型的外部环境, 其内部都属于其内部都属于型结构件型结构件. 型结构by WQY462009年11月4.2材料和工艺lC类防护主要依靠材料的选择（用于型结构件）可选材可选材料料 选用选用 主要用途及防护工艺主要用途及防护工艺铝合金铝合金可优选（老师可优选（老师建议航空仪表建议航空仪表用用LF5、LF6）主体结构材料主体结构材料.a 化学氧化喷户外粉化学氧化喷户外粉(漆漆)； b 阳极化，喷户外粉（或漆）阳极化，喷户外粉（或漆）不锈钢不锈钢可优选可优选（奥氏体）（

32、奥氏体）紧固件紧固件、主体结构、附件。钝化或喷、主体结构、附件。钝化或喷漆漆碳碳 钢钢慎选慎选安装附件。简单的主体构件。热浸锌、喷安装附件。简单的主体构件。热浸锌、喷漆。漆。其它金属其它金属慎选，须配合慎选，须配合严格工艺严格工艺配套件，表面应喷漆或用套管防护。配套件，表面应喷漆或用套管防护。by WQY472009年11月 C类环境的防护l不锈钢的选用不锈钢的选用l选用奥氏体材料，如：选用奥氏体材料，如：1Cr18Ni9；1Cr18Ni9Ti； 0Cr18Ni9；0Cr17Ni12Mo2l奥氏体不锈钢无磁性；奥氏体不锈钢无磁性；l要求钝化处理，通过中性盐雾试验要求钝化处理，通过中性盐雾试验

33、48小时小时 无腐蚀；无腐蚀；l紧固件须定点供货；紧固件须定点供货；l每枇次应进行盐雾试验检测。每枇次应进行盐雾试验检测。by WQY482009年11月 C类环境的防护l结构形式的要求及安装后工艺处理结构形式的要求及安装后工艺处理l要避免凸出的棱角和尖锐的切边（应打磨成圆角）再进行防护要避免凸出的棱角和尖锐的切边（应打磨成圆角）再进行防护处理。处理。l安装件的折弯半径应是板厚的安装件的折弯半径应是板厚的1倍以上，以避免应力太大而产生倍以上，以避免应力太大而产生应力腐蚀。应力腐蚀。l避免缝隙腐蚀；采用连续焊，在焊接部位须喷二道底漆及二道避免缝隙腐蚀；采用连续焊，在焊接部位须喷二道底漆及二道面漆

34、（尽量减少针孔率）。面漆（尽量减少针孔率）。l安装后的涂漆工艺：安装后的涂漆工艺： a .当当型面上有导电连接部位时，应尽可能设计成永久性连接：型面上有导电连接部位时，应尽可能设计成永久性连接：即在装配完成后涂覆有机涂层或灌注密封胶。即在装配完成后涂覆有机涂层或灌注密封胶。 b . C类环境中现场安装后，须在所有装配紧固件部位及漆层破类环境中现场安装后，须在所有装配紧固件部位及漆层破损处进行补漆处理。损处进行补漆处理。by WQY492009年11月C类环境的防护l倒圆角：倒圆角： C类环境下，所有类环境下，所有型面结构件的金属外部棱边应该型面结构件的金属外部棱边应该倒成圆角，以利于获得适当厚

35、度的涂敷层（电镀或热浸倒成圆角，以利于获得适当厚度的涂敷层（电镀或热浸锌层、喷粉层或喷漆层的厚度）。锌层、喷粉层或喷漆层的厚度）。 金属的锐边上涂层是达不到设计要求的厚度。通常金属的锐边上涂层是达不到设计要求的厚度。通常倒圆角半径在倒圆角半径在3.18mm左右左右. by WQY502009年11月 C类环境的防护l非金属材料的选用非金属材料的选用l涂料涂料：喷粉选用聚酯料；油漆选用丙稀酸或丙稀酸油漆选用丙稀酸或丙稀酸/聚氨脂聚氨脂老师提示勿用硝基酸老师提示勿用硝基酸。l密封材料密封材料： 橡胶橡胶-硅橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶。硅橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶。 密封胶密封胶-RTV硅橡胶。硅橡胶。

36、 防水胶带防水胶带-EPR。l塑料：要求耐候性好、耐紫外线及耐低温塑料：要求耐候性好、耐紫外线及耐低温。如：PC、PET、PVC 等。等。 (选用PC时应注意：应力开裂的问题。）应力开裂的问题。）by WQY512009年11月2.3.3 C类环境防腐蚀设计l暴露在外的所有构件应避免积水暴露在外的所有构件应避免积水,尽可能消除缝隙尽可能消除缝隙,防止灰尘防止灰尘,盐雾沉盐雾沉降降.l型表面原则上不允许有裸露金属型表面原则上不允许有裸露金属(包括镀层包括镀层,不锈钢除外不锈钢除外). 应当用应当用有机涂层覆盖有机涂层覆盖,涂层应耐紫外线辐射涂层应耐紫外线辐射.l对大容积构件对大容积构件(如如:天

37、线箱体天线箱体,天线罩天线罩,高频箱高频箱)应避免气密性设计应避免气密性设计, 应有应有通气孔或加有防水透气阀通气孔或加有防水透气阀.使腔体内使腔体内,外压力平衡外压力平衡.否则腔内会积水否则腔内会积水.l对有密封要求的模块对有密封要求的模块,密封圈应选用高抗撕硅橡胶制成的密封圈应选用高抗撕硅橡胶制成的”O”形形或或”D”形圈形圈.不允许密封圈有接缝不允许密封圈有接缝, 或采用橡胶板裁剪成衬垫或采用橡胶板裁剪成衬垫,实践证实践证明这是不可靠的明这是不可靠的.l室外型设备的某些构件室外型设备的某些构件,可选用复合材料的模压制品可选用复合材料的模压制品(如如SMC或玻璃或玻璃钢钢)这类材料具有比强

38、度高和耐腐蚀性及批量生产成本低的特点这类材料具有比强度高和耐腐蚀性及批量生产成本低的特点.l黑色金属的重防护：采用热浸锌、（或喷锌、喷铝）工艺，厚度在黑色金属的重防护：采用热浸锌、（或喷锌、喷铝）工艺，厚度在50m150m再喷底漆再喷底漆+二道面漆。用于户外机架、褂梁埋地构件二道面漆。用于户外机架、褂梁埋地构件等。等。by WQY522009年11月4.3PCBA涂覆o目的：目的：o a。敷形保护涂覆的目的是使。敷形保护涂覆的目的是使PCBA在工在工作和贮存期间能抵御恶劣环境对电路和元器作和贮存期间能抵御恶劣环境对电路和元器件的影响，同时增加器件的抗冲击振动性，件的影响，同时增加器件的抗冲击振

39、动性，达到防潮、防霉、防盐雾腐蚀的能力。达到防潮、防霉、防盐雾腐蚀的能力。o b。防止由于温度骤变产生的。防止由于温度骤变产生的 “ 凝露凝露 ” 使焊点间漏导增加、短路甚至于击穿。使焊点间漏导增加、短路甚至于击穿。o c。防止高压电路导线间。防止高压电路导线间“爬电爬电”。by WQY532009年11月o分类：根据分类：根据MIL-I-46058C, BS5917, IPC-CC-830要求要求,o 敷形涂覆分为以下几类敷形涂覆分为以下几类: 按材料分类：按材料分类：oAR-丙稀酸酯树脂丙稀酸酯树脂oER-环氧环氧(改性改性)树脂树脂oSR-有机硅树脂有机硅树脂oUR-聚氨酯聚氨酯oXY-

40、聚对二甲苯聚对二甲苯 ( 汽相沉积汽相沉积 )oFC-氟碳树脂氟碳树脂o其它其它无溶剂无溶剂丙稀酸丙稀酸聚氨酯光固化涂料等聚氨酯光固化涂料等. 按应用及环境要求按应用及环境要求:oClass 1-消费电子产品（一般电子产品）消费电子产品（一般电子产品）oClass 2-工业电子产品（计算机、通讯设备等）工业电子产品（计算机、通讯设备等）oClass 3-高可靠电子产品（军用电子产品及高密度组装电路）高可靠电子产品（军用电子产品及高密度组装电路）by WQY542009年11月o负面影响：负面影响： 保护涂覆可提高环境适应性，但可能产生负面影响，主要是：l增加分布电容；l高阻抗精密电路原有特性和

41、参数改变；l对微波电路的影响会更大。l涂覆程序：涂覆程序：l 对于试验电路，应在环境试验之前涂覆。l防护涂层的局限性：防护涂层的局限性：l 由于涂层很薄，仅20200（0.020.2mm) 因此, 不能期望它提供一个很高的抗冲击振动和完全抗水蒸汽穿透能力（水蒸汽可穿透涂层进入PCB）。要达到更高的防护等级，需采用固体封装技术抵御盐雾的侵蚀, 例如工作在户外或海上舱外非密封的电路板.l涂敷次数：涂敷次数：l 涂敷二次比涂敷一次效果会更好。lPCB基材质量的重要性：基材质量的重要性：l 不要期望通过保护涂敷来提高PCB基材的绝缘性，涂层仅能延缓其受潮，不能提高其防潮性能。by WQY552009年

42、11月敷形材料常用敷形涂覆的材料及性能丙稀酸Acrylic聚氨酯Urethane 环氧 Epoxy有机硅Silicone聚对二甲苯Parylene光固化丙稀酸聚氨酯改性聚丁二稀体积电阻率V -cm10121014101110141012101510131015101310151012101410121014介电系数 3.84.2 3.83.42.62.82.633.63.82.8损耗角正切值 tg3.510-23.410-22.310-23.510-3810-4(N)210-2(C)3.510-2510-3 CET(10-5/)59694.56.5102069耐热性12012013018013

43、0120120by WQY562009年11月2.2 敷形涂覆材料敷形涂覆材料AR型（丙稀酸树脂）：有良好的电性能，工艺性好。适合于A类环境的PCBA涂覆。可喷、浸及刷涂。ER型（改性环氧）：有良好的电性能和附着力，工艺性好。但由于聚合时产生应力，对一些易脆元器件需特殊保护。可浸、喷及刷涂。UR型（聚氨酯）：在要求耐湿热和耐盐雾腐蚀环境中使用，最好喷涂二次。双组份、可喷、浸和刷涂。涂层韧性好，耐高低温冲击。推荐天津油推荐天津油漆厂灯塔牌漆厂灯塔牌S01-3SR型（有机硅树脂）电性能优良，损耗和介质系数值比其它类涂料低，耐湿热性能好，适合于高频、微波板涂覆；也适合于在高温下工作的电路板涂覆。可喷

44、、浸及刷涂。XY型（聚对二甲苯）：系由对二甲苯的环二体在特定的真空设备中，汽相沉积于PCB和组件上，厚度在612m。适用于高频板。AR/UR型（丙稀酸聚氨酯树脂）多属光/湿固化体系。有良好的电性能和工艺性。用于选择性涂覆设备。适合于大批量流水线涂覆。by WQY572009年11月涂敷方法3.1 手工喷涂 在有水帘喷漆柜内, 手工喷涂.3.2 自动喷涂 采用选择性喷射涂覆机3.3 真空气相沉积成膜 60年代中期, 美国Union Carbide Corp 研制由对二甲苯环二体,在真空下裂解聚合成聚对二甲苯, 沉积于产品表面形成812均匀的薄膜.在电子领域可作为特殊的防护涂层.by WQY582

45、009年11月选择性涂覆设备选择性涂覆设备by WQY592009年11月选择性涂覆设备n选择性涂覆及光固化设备by WQY602009年11月涂覆方法的比较成膜方法成膜方法材料是否材料是否有溶剂有溶剂 是否需要是否需要 掩膜保护掩膜保护适应性适应性适用材料适用材料固化方式固化方式手工喷涂手工喷涂有需广泛除聚对二甲苯外都适用热、光固化自动喷涂自动喷涂无(或极少量)不需 大批量流水线生产适合于无溶剂材料以光固化为主气相沉积气相沉积无需有局限性仅适用于聚对二甲苯常温by WQY612009年11月涂敷工艺涂敷工艺涂覆工艺过程涂覆工艺过程 1. 准备 2.清洗 3. 保护 4. 驱潮 5. 配料 6

46、. 涂覆 7. 滴漆 11. 检验 10. 元件加固 9. 聚合 8. 检查by WQY622009年11月涂覆工艺-准备, 清洗工艺过程的简要说明工艺过程的简要说明 (1) 准备准备 a. 消化图纸及工艺卡片 b. 确定局部保护的部位 c. 确定关键工艺细则如 允许的最高驱潮温度 采取何种涂覆工艺等. (2) 清洗清洗 a. 应在焊接之后最短的时间内（24小时）清洗, 防止焊垢难以清洗. b. 确定主要污染物是极性, 还是非极性物, 以便选择合适的清洗剂. c. 如采用醇类清洗剂, 须注意安全事项: 必须有良好的通风及洗后凉干 的工艺细则, 防止残留的溶剂挥发引起在烘箱内爆炸.by WQY6

47、32009年11月涂覆工艺-准备, 清洗 d. 水清洗l设备（适合于实验室及小批量生产） Miele IR6002 (德国)l 用偏碱性的清洗液（乳化液）冲洗焊剂 ，再用纯水冲洗将清洗液洗净，达到清洗标准。l 特点：安全。l 缺点：清洗液偏硷性，会对某些材料产生腐蚀如对铝合金-清洗后会变色。 by WQY642009年11月涂覆工艺-遮蔽保护 (3) 遮蔽保护遮蔽保护v保护胶带保护胶带 a. 应选择不干胶膜不会转移的纸胶带； b. 应选用防静电纸胶带用于IC的保护； c. 有时在清洗之前已进行保护, 以防止清洗液进入某些敏感的器件, 须 考虑溶剂与压敏胶带的相容性。遮蔽保护遮蔽保护 a. 按图

48、纸要求对某些器件进行遮蔽保护； b. 操作者应知悉的保护器件：如印制板插头，微调磁芯，可调电位器 及IC插座等不准涂漆的部位必需应用胶带保护。 by WQY652009年11月涂覆工艺-驱潮 （4） 驱潮驱潮 a。经清洗，遮蔽保护的。经清洗，遮蔽保护的PCBA（组件）在涂敷之前必须进行预烘驱潮。（组件）在涂敷之前必须进行预烘驱潮。 b。根据。根据PCBA（组件）所能允许的温度确定预烘的温度（组件）所能允许的温度确定预烘的温度 / 时间。时间。 c。预烘温度。预烘温度 / 时间，推荐如下时间，推荐如下 ( 根据需要选择其中一组根据需要选择其中一组 ) ： 预烘 温度 预烘 时间 （小时）1 80

49、 22 70 33 60 44 55 5 6by WQY662009年11月涂覆工艺-涂覆 （5）涂覆）涂覆 敷形涂覆的工艺方法取决于PCBA防护要求、现有的工艺装备及已有的技术储备。 a. 喷涂：喷涂： 喷涂是使用最广，易于为人们接受的工艺方法。适合于元器件不十分稠密，需遮蔽保护不多的PCBA。喷涂的涂料粘度调配到1522秒（4号杯）期望喷后的产品有好的流平性，合适的粘度不但有覆盖的过程，而且还有 “流” 和 “滴” 的过程，使一些喷不到的地方能为涂层所覆盖。 喷涂需注意事项是：漆雾会污染某些器件，如PCB插件，IC插座，某些敏感的触点及一些接地部位，这些部位需注意遮蔽保护的可靠性。 另一点

50、是操作者在任何时候不要用手触摸印制插头，以防沾污插头触点表面。by WQY672009年11月涂覆工艺-涂覆 b. 浸涂浸涂 ( 或流浸涂或流浸涂 ) b-1 浸涂工艺可以得到最好的涂覆效果, 可在 PCBA 任何部位涂有一层均匀、连续的涂层。 浸涂的关键工艺参数是：v调整合适的粘度；v控制提起PCBA的速度，以防止产生气泡。通常是每秒钟不要超过 1 米的提速. b-2 浸涂工艺不适用于组件中有可调电容、 微调磁芯、电位器、杯形磁芯及某些密封性不好的器件的PCBA。 b-3 对于大批量生产，可采用流浸工艺。 by WQY682009年11月涂覆工艺-涂覆 C. 刷涂刷涂v刷涂是适用范围最广泛工

51、艺，适用于小批量生产，PCBA 结构复杂而稠密、需遮蔽保护要求苛刻的产品。由于刷涂可以随意控制涂层，使不允许涂漆的部位不会受到污染；v刷涂所消耗的材料最少，适用于价格较高的双组份涂料。 v刷涂工艺对操作者要求较高，施工前要仔细消化图纸及对涂覆的要求，能识别PCBA 元器件的名称；对不允许涂覆的部位应贴有醒目的标示。v刷涂时对焊点，元器件引线必须有序地施工以避免遗漏。v操作者在任何时候，不允许用手触摸印制插件以避免污染。上述三种工艺都需要良好的通风和送风，有防火，防爆措施。by WQY692009年11月涂覆工艺-检查 (6) 检查检查 a. 在滴漆之后应重点检查有无误涂部位在滴漆之后应重点检查

52、有无误涂部位-即不允许涂漆即不允许涂漆的的 部位已被误涂或某些插件的触点被污染。部位已被误涂或某些插件的触点被污染。 b. 元器件是否有变形或移位碰线元器件是否有变形或移位碰线, 短路。短路。 c. 如已表干（须涂二次的，在第二次涂后）在聚合前除去如已表干（须涂二次的，在第二次涂后）在聚合前除去保护膜，以防压敏胶层转移。保护膜，以防压敏胶层转移。by WQY702009年11月工艺涂覆-聚合 ( 7 ) 聚合聚合 a. 聚合的温度与时间：聚合的温度与时间： 涂层聚合温度的确定一是涂层聚合物本身的要求；另一方面是PCBA元器件所能允许的最高温度。通常不超过 80；可按以下几组选择： 80 ； 7

53、0 ； 65 ； 60 ； 55 。 聚合物固化时间原则上按厂家给出的温度和时间，当降低温度时，以每降10聚合时间要增加一倍。 b.b.对加有光引发剂的光固化涂料对加有光引发剂的光固化涂料, ,需严格按厂家给出的要求需严格按厂家给出的要求. . c.c.需要涂覆两次涂层时需要涂覆两次涂层时, , 必需在完成第一次聚合后再涂第二次必需在完成第一次聚合后再涂第二次, , 以防以防未聚合的涂层溶蚀未聚合的涂层溶蚀, , 溶胀或起皱溶胀或起皱. . by WQY712009年11月工艺涂覆-元件加固 ( 8 ) 元件加固元件加固 a. 元器件的局部加固不属于保护涂敷的范畴，但必须在元器件的局部加固不属

54、于保护涂敷的范畴，但必须在保护涂覆之后进行加固保护涂覆之后进行加固, 属后序相关工序。以下情况之一属后序相关工序。以下情况之一都须进行加固。都须进行加固。v设计图纸上要求加固的元器件；设计图纸上要求加固的元器件；v依靠自身引线支撑的元器件在冲击，振动时可能发生损坏的；依靠自身引线支撑的元器件在冲击，振动时可能发生损坏的；v元器件质量大于元器件质量大于7克，靠引线支撑的阻容器件；克，靠引线支撑的阻容器件；v某些直立件需要与基板加固连接。某些直立件需要与基板加固连接。v某些因振动易损坏须吸收额外能量的器件。某些因振动易损坏须吸收额外能量的器件。 by WQY722009年11月涂覆工艺-元件加固

55、b. 元器件加固材料元器件加固材料 类别型号成份及性能性状熔温主要用法及优缺点RTV 硅 橡 胶 硅宝硅宝482c醇型醇型RTV硅橡胶硅橡胶,n透明透明半透明半透明n无腐蚀性。无腐蚀性。n半流动性。半流动性。n有粘接性。有粘接性。弹性体室温固化1.适合于电子适合于电子,电气元器件加固用的脱醇型胶电气元器件加固用的脱醇型胶2.有粘接性，可用于元器件及飞线固定。有粘接性，可用于元器件及飞线固定。3.对金属及镀层无腐蚀性。对金属及镀层无腐蚀性。4.残留的可疑挥发物无害残留的可疑挥发物无害 (系醇类系醇类)。5.从软管挤出后能自流平从软管挤出后能自流平, 510分钟表干分钟表干, 实实干须干须 大于大

56、于24小时。小时。 热 熔 胶3M-3748稀烃热熔胶n聚丙稀n烃类树脂n苯乙稀丁 二稀,乙稀-丙稀聚合物.n石蜡等灰白色固体150(最高)从胶枪挤出.1. PCBA元器件防振加固、填隙及飞线固定元器件防振加固、填隙及飞线固定2. 工装工装, 夹具的临时固定。夹具的临时固定。3. 自动生产线纸包装盒的快速粘贴。自动生产线纸包装盒的快速粘贴。4. 缺点是：缺点是： a. 挤出温度高挤出温度高(140150/45/45秒秒) ) 对有些器件有损伤。对有些器件有损伤。 b.b.粘接可靠性差粘接可靠性差, ,脱落后成多余物残留。脱落后成多余物残留。by WQY732009年11月涂覆工艺-检验（9）检

57、验）检验-PCBA涂敷后的质量控制涂敷后的质量控制 9.1 检验项目检验项目v涂层厚度；涂层厚度；v元器件的引线及焊点是否被涂层覆盖；元器件的引线及焊点是否被涂层覆盖；v不允许涂漆的部位是否被误涂、污染；不允许涂漆的部位是否被误涂、污染；v应涂敷的区域是否已被涂层覆盖；应涂敷的区域是否已被涂层覆盖；v气泡、空白区域及其它。气泡、空白区域及其它。 by WQY742009年11月涂覆工艺-检验 9.2 检验细则检验细则 a. 涂层厚度：涂层厚度：v涂层厚度系指涂层厚度系指PCBA无元器件、焊点的无元器件、焊点的PCB平滑处涂层厚度。平滑处涂层厚度。v测量方法：直接测量或采用标准样板测量（已知厚度

58、的铝片）。测量方法：直接测量或采用标准样板测量（已知厚度的铝片）。v测量仪器：超声测厚仪。测量仪器：超声测厚仪。vb. 外观检验：外观检验：v漏涂：主要是焊点及元器件密集区的引线；漏涂：主要是焊点及元器件密集区的引线；v误涂：图纸上规定不准涂敷的元器件，误涂：图纸上规定不准涂敷的元器件，PCB转接插头，接地焊点；转接插头，接地焊点；vPCBA上是否有因元器件错位而被涂层粘死。上是否有因元器件错位而被涂层粘死。v涂层应是平滑涂层应是平滑, 均匀均匀, 连续的绝缘膜连续的绝缘膜. 无金属颗粒无金属颗粒,棉纤维棉纤维,毛发及手印毛发及手印.by WQY752009年11月涂覆工艺-检验 c. 气泡气

59、泡 检查气泡可以目测检查气泡可以目测, 必要时可采用必要时可采用4倍放大镜。倍放大镜。v允许的气泡允许的气泡 n在没有安装元器件的区域, 允许有单个小于0.6mm的气泡或小于0.6mm气泡群的总面积小于PCB面积的1% .n引线及元件密封处如有一群或一串气泡，但不跨越二条导线，气泡群在2.5mm以内,是允许的.n在引线, 元件封接处及在螺钉, 螺母周围有单个气泡其大小不超过0.6mm是允许的, 但不允许有空洞.v气泡、空洞、不允许的气泡群和其它气泡、空洞、不允许的气泡群和其它n单个气泡大于0.6mm必须返修.n单个气泡小于0.6mm, 但气泡群的面积大于PCB面积的1% .n当密封元器件在涂敷

60、之后有连续的气泡串时, 表明密封件已失去密封性, 器件应更换.n不允许有空洞, 空洞区域应补漆. by WQY762009年11月涂覆工艺-检验n 在二根导线间，不允许有气泡跨越绝缘区。n 残胶-PCBA上不允许有保护胶带的残胶。n 流褂-PCBA上不允许有超过10%的流褂区域。n 不连续区域-当PCBA被有机硅污染时，涂层会产生 不连续区域，应查明原因并返工。d 加固层加固层l 按要求对元器件进行加固。采用按要求对元器件进行加固。采用RTV硅橡胶硅橡胶482。l 硅橡胶应托起元器件或在元器件周围加固，加固层应平滑无硅橡胶应托起元器件或在元器件周围加固，加固层应平滑无堆积现象。堆积现象。 by