黃漢斌 李凱雄

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所，廣州 珠海區(qū) 510310 )

隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，電子設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。從過去僅限于一般工業(yè)應(yīng)用的機(jī)電產(chǎn)品，到今天的航天、航海、軍事等領(lǐng)域電子裝備得到了廣泛應(yīng)用。電子裝備應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛，意味著對(duì)電子裝備提出了更高的要求：高可靠、高質(zhì)量、能適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，從而使三防保護(hù)技術(shù)(防潮、防霉、防鹽霧性能)隨之產(chǎn)生并且快速發(fā)展起來(lái)。

電子裝備的印制板組裝件的三防涂覆是三防技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分，其防護(hù)性能好壞直接影響到電子裝備的可靠性。為提高電子裝備的耐腐蝕性、減少設(shè)備故障率、提高電子設(shè)備的可靠性，延長(zhǎng)使用壽命，必須對(duì)組成電子設(shè)備的印制板組裝件進(jìn)行保護(hù)涂覆。

一、涂覆材料

（一）對(duì)涂覆材料的要求

印制板組裝件的保護(hù)涂覆材料屬于特種涂料，應(yīng)具備如下要求：(1)有較好的電性能，涂料的電性能隨溫度和濕度的變化要??；(2)防潮性能好，受潮涂覆材料后在正常條件下能迅速恢復(fù)原有性能；(3)抗霉菌和鹽霧；(4)對(duì)基板及元器件有良好的粘接性和三防保護(hù)能力，能承受-60℃～+125℃反復(fù)溫度沖擊受潮濕、霉菌和鹽霧環(huán)境的考驗(yàn)。(5)涂料應(yīng)是聚合型以減少溶劑揮發(fā)留下針孔的可能。(6)涂料不能引起PCB、金屬鍍層、焊料、元器件表面變色、起皺和溶蝕；(7)有良好的工藝性，可采用浸涂、噴涂和刷涂等工藝，表干速度快。

（二）常用涂覆材料

常用涂覆材料主要有四種類型，即丙烯酸類(AR)、聚氨脂類(UR)、環(huán)氧樹脂類(ER)和有機(jī)硅膠類(SR)。

（三）常用涂覆材料的性能

常用涂覆材料的性能，見表1。

表1 涂覆材料性能對(duì)比

（四）涂覆材料的選擇原則

涂覆材料的理化性能和工藝性能各有差異，應(yīng)根據(jù)具體使用要求和具備的工藝條件慎重選擇適合產(chǎn)品的涂覆材料。

1.丙烯酸類

容易涂覆，有理想的電性能、物理性能和抗霉菌性能，適用期長(zhǎng)，固化時(shí)間短，固化時(shí)不放熱，不至于損壞熱敏元件，固化后無(wú)收縮。但此種涂料對(duì)溶劑敏感，因此容易返修。適合于A類環(huán)境的PCB涂覆。

2.聚氨酯類

有單組份和雙組份兩種，長(zhǎng)期介電性好，有優(yōu)越的防潮性能和抗化學(xué)品性能。更換元件或修理電路板必須用專用的剝離劑。涂覆前必須保證電路板清潔，特別是不能有水分存在。

3.環(huán)氧樹脂類

一般為雙組份，適用期短，防潮性能、抗鹽霧性能和抗化學(xué)品性能好，更換元件或修理電路板必須用物理手段剝離掉環(huán)氧樹脂膜，涂覆前需對(duì)易碎元件施加保護(hù)措施。

4.有機(jī)硅膠類

電性能優(yōu)良，損耗和介質(zhì)系數(shù)值比其它類涂料低，熱性能特別好，能在200℃下連續(xù)工作，此外，防潮性能和抗腐蝕性能也非常好。適合于高頻、微波板涂覆；也適合于在高溫下工作的電路板涂覆。

根據(jù)以上涂覆材料的選擇原則并結(jié)合我所實(shí)際，經(jīng)多方調(diào)研，我們最終選擇了有機(jī)硅膠類三防漆。

二、印制電路的三防涂覆方法及工藝簡(jiǎn)介

（一）傳統(tǒng)的涂覆方法及工藝傳統(tǒng)的印制電路板保護(hù)涂覆方法主要有浸涂、刷(流)涂和手工噴涂。

1.浸涂

浸涂工藝可以得到較好的涂覆效果，但由于涂料暴露在空氣中，因而對(duì)涂料的粘度要求較高，而且對(duì)裝有可調(diào)電容器、微調(diào)磁芯、電位器及不密封的器件如晶振等不允許涂覆的元件，不能選用浸涂工藝且浸涂受浸漬容器的溫度、浸漬時(shí)間、抽出速度和垂流時(shí)間等因素影響較大。

2.刷(流)涂

投資低、適用性較廣，主要用于小體積產(chǎn)品的涂覆或?qū)ν繉拥男扪a(bǔ)，但其轉(zhuǎn)換效率低，對(duì)操作工人要求較高，對(duì)不允許涂覆的部位要有醒目的標(biāo)志，否則易出錯(cuò)，且產(chǎn)品一致性較差。

3.手工噴涂

手工噴涂工藝使用最多，適合于元器件排列不十分稠密，需局部保護(hù)不多，且不十分苛刻的產(chǎn)品。同樣，對(duì)一些不允許涂覆的元器件及組件，需嚴(yán)加保護(hù)，使噴霧不污染到這些部位，對(duì)印制插件和接地部位，需采用專用夾具或?qū)Ｓ帽Ｗo(hù)膜保護(hù)。

歸納起來(lái)，以上三種傳統(tǒng)的涂覆工藝有以下幾方面的缺點(diǎn)：

(1)不能滿足高密度電路基板涂覆的要求；

(2)涂覆厚度不易控制、一致性差，影響產(chǎn)品質(zhì)量；

(3)不涂覆部分需要掩膜和去膜，膠帶殘留不易去除，工序復(fù)雜容易出錯(cuò)且浪費(fèi)材料；(4)手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、易誤操作；

(5)對(duì)環(huán)境和操作者有嚴(yán)重危害。

（二）自動(dòng)選擇性涂覆工藝

隨著電路基板組裝密度的提高，傳統(tǒng)的涂覆方法已無(wú)法滿足保護(hù)涂覆工藝的要求，自動(dòng)選擇性噴射涂覆方法成為一種新型的涂覆工藝。其原理是將電路基板的三防保護(hù)涂覆由手工操作變成由PC機(jī)控制的自動(dòng)化操作，達(dá)到精確定位選擇性噴涂而不需要進(jìn)行掩膜保護(hù)工藝，適合于一定批量、組裝密度高、需保護(hù)部位較多且涂覆精度要求高的電路基板的保護(hù)涂覆。

其優(yōu)點(diǎn)是涂層均勻性好、涂層厚度可控、噴涂一致性好、保護(hù)操作者及生產(chǎn)環(huán)境。

三、選擇性涂覆關(guān)鍵工藝參數(shù)

涂覆質(zhì)量要素主要由涂層厚度、涂層寬度、涂層均勻性、氣泡、噴涂邊緣精度、噴涂圖形規(guī)則性等構(gòu)成，而影響這些質(zhì)量要素的因素很多且復(fù)雜，下面介紹幾個(gè)主要的選擇性涂覆工藝參數(shù)及其對(duì)噴涂質(zhì)量的影響。

（一）壓力

壓力包括噴涂壓力、霧化壓力、供料壓力。

1.噴涂壓力

對(duì)于噴霧閥來(lái)說，噴涂壓力主要用于頂起噴閥內(nèi)部的彈簧、抬高噴霧閥的撞針，從而打開噴霧閥的流體出口。由于噴霧閥的這種機(jī)械結(jié)構(gòu)，決定了噴涂壓力越大則出料口越大，反之則小。

2.霧化壓力

霧化壓力是在噴霧閥出料口的側(cè)面加壓，從而使流體在噴霧閥出口處形成扇形霧狀，而不是直線形流體，達(dá)到噴涂目的。

霧化壓力不均勻會(huì)導(dǎo)致噴出的流體不是均勻的扇形，進(jìn)而導(dǎo)致在電路基板上形成不規(guī)則的形狀，影響噴涂均勻性。霧化壓力的均勻性可通過肉眼觀察，當(dāng)吹出的流體不均勻時(shí)應(yīng)檢查噴閥的霧化壓力出氣口是否被凝固的涂料堵塞。

3.供料壓力供料壓力是用于輸出涂料的壓力。

（二）涂料粘度、流動(dòng)性不同粘度的涂料其流動(dòng)性也不同，遇空氣固化

的速度也不同，常用的電路基板硅膠涂料其粘度一般小于1Pa/s，流動(dòng)性較好，噴涂效果也好。根據(jù)我們的工藝實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，0.5Pa/s以下的涂料較0.5Pa/s以上粘度的涂料噴涂效果要好。

（三）噴涂高度

涂覆高度噴閥的噴嘴到電路基板的垂直高度是噴涂的一個(gè)重要工藝參數(shù)，不同的高度導(dǎo)致涂料與電路基板接觸面的寬度不同。涂覆高度較大則涂層厚度變薄、寬度增加。

（四）噴涂速度

噴涂速度主要對(duì)涂層厚度、寬度有影響。當(dāng)噴涂速度增加時(shí)，涂層厚度變薄、寬度變小，反之則相反。

上述這幾個(gè)影響因素是相互作用的，在設(shè)計(jì)工藝參數(shù)時(shí)需綜合加以考慮。上述工藝參數(shù)對(duì)涂覆結(jié)果的影響方式見表2。

表2 噴涂工藝參數(shù)對(duì)涂覆的作用方式

四、選擇性涂覆常見問題及解決方法

以下是我們?cè)谒噷?shí)驗(yàn)中總結(jié)出的一些常見涂覆問題及解決方法。

噴涂過程中出現(xiàn)涂料凝固現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)減小供料壓力或減小噴涂壓力，從而使出口處單位體積內(nèi)的涂料量減少，以保證噴閥出口處的涂料能迅速地被噴到電路基板上，防止出口處由于涂料堆積而造成凝固或堵塞噴嘴。

當(dāng)涂層太厚時(shí)，可以采用以下方法解決：加大涂覆速度，或減小供料壓力，或加大涂覆高度，或增加涂覆寬度(兩行涂覆層的步進(jìn)間隔，一般為4mm-12mm)。當(dāng)涂層不均勻、厚度有較大的變化時(shí)，應(yīng)分以下兩方面考慮：當(dāng)噴涂后每個(gè)局部的平面度較好，則可能的原因是電路基板本身彎曲不平，或是傳送鏈條上有污物導(dǎo)致電路基板不水平，或是設(shè)備本身的不水平等原因造成的；當(dāng)噴涂后平面整體都不均勻，除了上述可能原因之外，還有一個(gè)原因就是涂料太少造成的，應(yīng)加大供料壓力或減小涂覆速度或減小涂覆寬度。

噴涂后涂層有較多的氣泡且氣泡的大小比較均勻時(shí)，當(dāng)在常溫下固化時(shí)氣泡會(huì)部分消失，出現(xiàn)這種情況的原因極有可能是涂料量少，空氣鉆進(jìn)稀薄的涂料層所致，這時(shí)可采用增加供料壓力、增加噴涂壓力、減小噴涂高度等方法進(jìn)行改進(jìn)。但是如果氣泡或空洞的直徑較大或只在局部地方有氣泡或顆粒時(shí)，就應(yīng)該考慮是否是電路基板本身不潔凈、輸料管內(nèi)有雜質(zhì)或涂料本身有雜質(zhì)所致。出現(xiàn)氣泡還有一種可能的情況是當(dāng)涂覆寬度較小(如小于5mm時(shí))，后一次的涂層與前一次的涂層有疊加時(shí)，在噴涂料的同時(shí)也會(huì)將氣體帶進(jìn)電路基板上上一次剛噴上的涂層表面，從而導(dǎo)致氣泡的產(chǎn)生，這種情況可用增加涂覆寬度、減少涂料、增加涂覆速度等方法解決：

涂層表面有明顯的噴涂痕跡(如一道波峰一道波谷相間)時(shí)，一般是由于涂料噴涂量太少所致，這時(shí)可采用加大噴涂壓力、下降噴涂高度等方法來(lái)增加噴涂量，從而使涂層表面的噴痕消失，提高噴涂均勻性。

當(dāng)噴涂的涂料不連續(xù)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾方面的原因：輸料管中是否有雜物、大的涂料顆粒；輸料管中有氣體或有涂料溢出；噴閥的噴嘴出口被堵塞等。

五、噴涂設(shè)備的應(yīng)用

傳統(tǒng)的設(shè)備噴涂三防處理，通常是把單元板噴涂后，使單元板自然風(fēng)干，但是這樣的工藝使得三防處理的周期比較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，不利于大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。選擇合適的噴涂設(shè)備對(duì)提高三防處理的效率至關(guān)重要。下面介紹可選擇性涂覆系統(tǒng)和UV光固化設(shè)備的應(yīng)用，見圖1。

選擇性噴射涂覆設(shè)備可用于含有插頭、微調(diào)電容、高頻器件、電位器、靜電敏感等器件的電源板、通信板等各種單面、雙面、混裝電路板的三防保護(hù)涂覆領(lǐng)域，適合于不同批量、種類電路基板的保護(hù)噴涂。該設(shè)備具有點(diǎn)、線、面等多種涂覆方式，具有大面積或小區(qū)域有選擇地涂覆等多種涂覆功能具有示教編程、工藝參數(shù)設(shè)置、激光點(diǎn)輔助定位等功能，可存儲(chǔ)多組涂覆程序及工藝參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)完成整個(gè)涂覆過程。設(shè)備的噴涂閥由噴霧閥和點(diǎn)涂閥組成。噴霧閥完成大區(qū)域的涂覆；點(diǎn)涂閥用于對(duì)難以達(dá)到的空間進(jìn)行小范圍的涂覆，同時(shí)點(diǎn)涂閥可旋轉(zhuǎn)、左右偏轉(zhuǎn)，從不同的角度和方向?qū)﹄娐坊暹M(jìn)行涂覆。

UV光固化設(shè)備經(jīng)相關(guān)技術(shù)配對(duì)，可以使得UV燈管在瞬間由高電壓激發(fā)點(diǎn)亮，然后發(fā)出主峰為360納米左右的紫外光。照射在UV涂料涂抹層上，基本上1～2左右瞬間引發(fā)涂料的固化。

圖1 可選擇性涂覆系統(tǒng)和UV光固化設(shè)備

可選擇性涂覆系統(tǒng)和UV光固化設(shè)備組成了一體化的三防處理系統(tǒng)，由涂覆設(shè)備對(duì)電路板進(jìn)行三防處理后，直接送入U(xiǎn)V光固化設(shè)備進(jìn)行固化，不但能滿足各種噴涂的需求，而且提高了三防的效率。

六、結(jié)束語(yǔ)

噴涂工藝和噴涂設(shè)備是密不可分的，工藝和設(shè)備的有機(jī)結(jié)合可為用戶提供一個(gè)完善的三防保護(hù)工藝解決方案。