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軍用級電路板三防漆涂覆技術

  軍用印制電路板作為電子整機的核心部件,應具備良好的耐環(huán)境適應性及電參數(shù)性能。潮濕+灰塵+鹽霧是造成失效的重要因素。印制板組件涂覆三防(防鹽霧、防濕熱、防霉菌)漆能抵御惡劣環(huán)境對電路和元器件的影響，增加機械強度和可靠性能，防止氣溫驟然變化產生凝露時使印制導線間漏電短路甚至擊穿，對于工作在高電壓及低氣壓條件下的印制板可改善導線間爬電、擊穿現(xiàn)象，從而提高產品的可靠性。

      在實際工作中,三防的防護性能主要通過加速老化試驗方法來驗證,常用的試驗方法有GJB150.10-1986《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 霉菌試驗》、GJB 150.11A-2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 鹽霧試驗》,濕熱試驗可按GJB 150.9A-2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 濕熱試驗》或GJB367A-2001附錄A07濕熱試驗.本文所指耐濕熱主要依據GJB 367A-2001所規(guī)定的方法進行.

    1、 PCBA涂層濕熱老化試驗后常見失效情形及原因分析

    PCBA涂層濕熱試驗失效常見現(xiàn)象主要有涂層脫落、氣泡、失光、發(fā)白等.通過收集、整理近幾年三防PCBA濕熱試驗出現(xiàn)的各種情形,常見有以下幾種.

    (1)涂料的配方、噴涂次數(shù)、噴涂厚度、烘烤溫度等工藝參數(shù)不同,試驗結果差異較大.

    (2)在冬天和夏天,采用同樣的工藝參數(shù),噴涂外觀一致,但在濕熱老化后,夏天噴涂的涂層易出現(xiàn)細密的汽泡,冬季噴涂的涂層表面常有顆?，F(xiàn)象,經分析主要是環(huán)境濕度影響所致.

    (3)整機中常有外購PCBA自帶三防涂層濕熱試驗后嚴重失光、粉化或大面積發(fā)白現(xiàn)象;也存在部分含有外購電源模塊類印制板三防后不粘涂料的情形.排除涂料選型因素外,產生此類情形的原因主要在于三防涂覆前處理方式不當所致.

    (4)產品機箱結構形式的不同,涂層失效程度不一致.進行濕熱試驗時,密封型機箱或直接放置于試驗箱中的樣件加工良好,部分通風機箱中的PCBA涂層出現(xiàn)不同程度汽泡現(xiàn)象.

    (5)同一印制板阻焊膜不同,濕熱試驗后涂層防護效果也出現(xiàn)差異.采用PCBA藍色阻焊膜、亞光綠色阻焊膜的聚氨酯涂層出現(xiàn)嚴重的密集起泡、起層,光亮綠色阻焊膜未見異常.

    (6)不同涂料的防護性能和使用場合不同,耐濕熱效果也不盡相同.

    2、通過分析上述情形,導致PCBA涂層濕熱試驗失光、粉化、起泡失效的因子主要有:

    (1)涂料的配方、涂層厚度、烘烤溫度等工藝參數(shù)的影響;

    (2)生產過程中空氣濕度對涂層性能的影響;

    (3)PCBA涂覆前清潔處理工藝對涂層性能的影響;

    (4)機箱結構形式對涂層性能的影響;PCB阻焊膜類別對涂層性能的影響;

    (5)涂覆材料的對涂層耐濕熱的影響.

    因此在PCBA三防噴涂前,需要對印制板進行清洗.達到潔凈度指標.常用的清洗方式有酒精、汽油、三氯乙烯或水清洗工藝,推薦采用水清洗工藝,該清洗工藝綠色環(huán)保,采用該工藝能徹底有效去除助焊劑殘留物.含有電源模塊類印制板組件中的電源模塊通常采用硅油類物質進行灌封,在酒精、汽油等溶劑中浸泡清洗易發(fā)生化學反應,滲出硅油類物質污染板面,因PCBA被有機硅污染時,涂層會產生不連續(xù)區(qū)域.造成涂料不能均勻附著板面而影響防護性能,針對有電源模塊類器件的印制板,實際工作中通常采用蘸取溶劑進行局部擦洗方式,避免電源模塊中硅油類物質滲出污染板面,造成不粘漆影響防護性能.考察涂層防護效果實際上是考察涂料與阻焊膜的結合程度,不同的阻焊膜由于成分、含量有差異,與涂料結合力大小不一致.涂層的附著程度和印制板阻焊膜與涂料的分子極性密切相關,初步分析亞光阻焊膜表面極性與三防漆極性不互溶所致.

    由于非極性高聚物表面能低,不易與極性高聚物形成低能結合,故潤濕不好,不能很好粘接.而非極性高聚物與非極性高聚物之間就能產生良好的粘接,結構相似互溶性好,有利于擴散,容易粘接得牢固而獲得優(yōu)良的附著力。從防護性能看,有機硅最佳,聚氨酯次之,丙烯酸最次.

   通過各種涂料的涂覆工藝試驗結果分析,三種涂料的優(yōu)缺點，對比見表5.

    3、 結論

    通過上述的試驗分析,要得到優(yōu)良耐潮濕性的PCBA涂層,應在以下方面做出工藝控制:

    (1) 工藝參數(shù),三防漆的配方及噴涂方式及厚度、固化溫度是主要因素.同時空氣濕度、壓縮空氣質量、噴涂前PCBA預烘除潮應作為涂覆工藝重要參數(shù)控制.

    (2) 涂覆PCBA涂層前,PCBA必須徹底清潔焊接殘留物、灰塵、手汗等污染物，確保清漆涂層與PCBA阻焊或器件間附著力良好.

    (3) 從試驗結果來看, P CB阻焊膜顏色應優(yōu)選綠色光亮(GRN)阻焊膜,推薦PSR-2000KX700G.

    (4) 機箱結構形式對PCBA板的防護性能有著較大的影響,通風型機箱更易加速涂層老化.

    (5) 從涂料工藝試驗對比分析可以看出,應根據產品的使用環(huán)境選擇涂料,丙烯酸類涂料適合于溫濕度受控的室內環(huán)境,聚氨酯類涂料耐濕熱性能良好,涂層硬度、光亮、平整、耐污性等比有機硅涂料更具優(yōu)勢,但有機硅的可返修性和惡劣環(huán)境適應性優(yōu)于聚氨酯.

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