馬 玥，王秀鵬，王庭兵

（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院 核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610213）

核級(jí)電子產(chǎn)品必須以穩(wěn)定性為前提，任何快速、高效、減免的工藝特點(diǎn)都必須以不降低性能和長(zhǎng)久性為目標(biāo)。因此，合理的三防涂覆工藝方法、適合的三防涂覆材料選取是核級(jí)電子產(chǎn)品的印制線路板防腐三防涂覆的重點(diǎn)。軍用設(shè)備、航空、航天等電子產(chǎn)品的印制線路板的三防涂覆都已經(jīng)有了較多的研究，其使用材料、工藝方法都已經(jīng)比較成熟，而核級(jí)電子產(chǎn)品的使用環(huán)境更加嚴(yán)苛，對(duì)三防涂覆的材料選取、工藝方法研究也更加需要引起重視。

表1 環(huán)境影響特性表Table 1 Environmental impact characteristics table

1 三防的必要性

三防涂覆涂層就像它的皮膚，起著防護(hù)的功能，一旦防護(hù)失效，就可能因?yàn)榄h(huán)境下產(chǎn)生的腐蝕造成材料斷裂、基層損傷、絕緣強(qiáng)度降低、接觸不良、介電常數(shù)改變等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致印制線路板組件使用壽命縮短甚至失效。

核電站坐落在典型的海洋氣候環(huán)境中，主要特點(diǎn)是高溫、高濕、高鹽霧、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)烈的日光輻射，這些因素會(huì)誘發(fā)霉菌、腐蝕等，最終造成印制線路板組件功能失效，其危害詳見表1。因此，對(duì)印制線路板組件執(zhí)行有效的三防涂覆涂層保護(hù)，做到提升性能穩(wěn)定性的同時(shí)盡可能地延長(zhǎng)其工作壽命，是當(dāng)下核級(jí)產(chǎn)品勢(shì)在必行的大事。

2 涂覆工藝體系

2.1 涂覆材料的劃分和選擇

在惡劣環(huán)境下，常用的三防漆種類為改性環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯、氟聚氨酯類型4種，但改性環(huán)氧樹脂為脆性材料，在印制線路板組件的應(yīng)用上具有一定的局限性。目前電子行業(yè)裝封技術(shù)中，陶瓷封裝也較多，插裝元器件也存在很多玻璃封裝或陶瓷封裝等脆性材料，若使用環(huán)氧樹脂類進(jìn)行防腐涂覆，極易因膨脹系數(shù)的差異造成本體撕裂。因此，有機(jī)硅樹脂、聚氨酯、氟聚氨酯是較為理想的涂覆防腐材料。

此 次 試 驗(yàn) 選 用 了TS96-11、TS01-3A、DBSF6101、1-2577 4種三防涂覆材料作為研究對(duì)象，它們的成分組成及特性詳見表2。

表2 4種三防涂覆材料成分及特性表Table 2 Composition and characteristics of four kinds of three anti coating materials

圖1 涂覆工藝流程圖Fig.1 Coating process flow chart

2.2 涂覆流程

核級(jí)產(chǎn)品印制線路板組件的三防涂覆工藝流程如圖1所示。

2.3 涂覆實(shí)施

2.3.1 噴涂方法

吸上式噴槍噴涂。

2.3.2 三防涂覆試件

試驗(yàn)件選擇了核級(jí)產(chǎn)品中具有代表性的印制線路板組件（工藝板），具有層級(jí)多、元器件密集度高、立面器件以及底部焊接器件多、功能特性復(fù)雜的特點(diǎn)，如圖2所示。

2.3.3 印制板焊接

工藝試驗(yàn)板采用與原級(jí)產(chǎn)品同種工藝焊接方法焊接。

圖2 工藝試驗(yàn)板（正、反面）Fig.2 Process test board (front and back)

2.3.4 印制線路板組件清洗

清潔度是確保涂覆層附著力及抑制霉菌生長(zhǎng)的重要工序，水基清洗劑可以有效地溶解和去除印制線路板在裝焊過(guò)程中殘留的松香、助焊劑、樹脂和其他類型的聚合物等。本次樣品試驗(yàn)件采用手工清洗兩遍，烘干除潮，溫度（50±2）℃，時(shí)間6h。

2.3.5 保護(hù)

非密封器件、散熱部位、大功率器件、2W以上電阻、玻璃封裝器件以及發(fā)光部位、接銅邊、接插部位等，不執(zhí)行三防涂覆。

2.3.6 漆液配制

試驗(yàn)使用的4種漆液，其漆液類型、配比及黏度詳見表3。

表3 漆液配制表Table 3 Paint preparation table

2.3.7 噴槍噴涂

1）空氣壓力（0.2～0.3）MPa，進(jìn)行第一次雙面噴涂，夾面（45±5）°，噴涂帶覆蓋上一噴涂帶1/2～2/3，直至整面印制板噴涂完成。

2）表干，4種漆液其干燥環(huán)境及表干時(shí)間詳見表4。

表4 漆液表干環(huán)境及時(shí)間參數(shù)表Table 4 Dry environment and time parameters table

3）第二次雙面噴涂，夾面（45±5）°，沿印制板邊緣從左向右，再?gòu)挠蚁蜃髞?lái)回噴涂，噴涂帶覆蓋上一噴涂帶1/2～2/3，直至整面印制板噴涂完成。

2.3.8 靜置

靜置環(huán)境及時(shí)間詳見表5。

表5 靜置環(huán)境及時(shí)間參數(shù)表Table 5 Table of static environment and time parameters

2.3.9 去保護(hù)

去除印制線路板組件上的保護(hù)物。

2.3.10 手工補(bǔ)刷

對(duì)三防涂覆后的印制線路板組件目視自檢，密集區(qū)域或多引腳部位使用4倍放大設(shè)備檢查，對(duì)其缺失、空洞部位進(jìn)行補(bǔ)刷。

2.3.11 烘干

4種漆液的烘干參數(shù)詳見表6。

表6 烘干參數(shù)表Table 6 Drying parameters table

2.4 外觀檢查

目視檢查試驗(yàn)件外觀，結(jié)果詳見表7。

表7 外觀檢查情況Table 7 Appearance checks

表8 漆膜干膜厚度Table 8 Paint film dry film thickness

2.5 厚度測(cè)試

每張板選取8個(gè)測(cè)量點(diǎn)，干膜厚度詳見表8。

2.6 附著力測(cè)試

按照GB 1720-1979《漆膜附著力測(cè)定法》，圓滾線標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)半徑5.25mm，圓滾線劃痕標(biāo)準(zhǔn)圖長(zhǎng)（7.5±0.5）cm[1]；以4倍放大鏡檢查劃痕并評(píng)級(jí)，測(cè)定結(jié)果詳見表9。

3 驗(yàn)證試驗(yàn)

3.1 濕熱試驗(yàn)

按照GJB 150.9A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第9部分：濕熱試驗(yàn)》進(jìn)行試驗(yàn)。

1）試驗(yàn)要求

試驗(yàn)周期為10個(gè)周期，24h為1個(gè)循環(huán)周期，在第10個(gè)周期結(jié)束前4h進(jìn)行中間檢測(cè)[2]，所有設(shè)備滿足GJB 150.1A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第1部分：通用要求》中第3.3的允差要求。

2）試驗(yàn)實(shí)施

試驗(yàn)程序按照GJB 150.9A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第9部分：濕熱試驗(yàn)》中第7.3要求進(jìn)行，具體要求見表10。

3）結(jié)果分析

對(duì)試驗(yàn)后的樣件進(jìn)行測(cè)試，4種三防涂覆后的印制線路板組件工作性能均在可接受范圍內(nèi)，濕熱試驗(yàn)合格。

3.2 霉菌試驗(yàn)

按照GJB 4.10-83《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn) 霉菌試驗(yàn)》要求進(jìn)行，試驗(yàn)菌種增加：黃曲霉、雜色曲霉、繩狀青霉。

1）試驗(yàn)要求

霉菌試驗(yàn)條件要求按照GJB 4.10-83《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn) 霉菌試驗(yàn)》中第2條進(jìn)行。

2）試驗(yàn)實(shí)施

霉菌試驗(yàn)具體按照GJB 4.10-83《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn) 霉菌試驗(yàn)》中第3.3條關(guān)于試驗(yàn)的要求進(jìn)行。

3）結(jié)果分析

霉菌試驗(yàn)結(jié)束后，取出樣件，按照表11進(jìn)行生霉等級(jí)檢查及判定。

對(duì)霉菌試驗(yàn)后的印制線路板組件進(jìn)行檢查，生霉等級(jí)詳見表12。

表9 漆膜附著力測(cè)試表Table 9 Paint film adhesion test table

表10 濕熱試驗(yàn)參數(shù)表Table 10 Wet heat test parameters table

表11 生霉等級(jí)評(píng)定表[3]Table 11 Mould grade evaluation[3]

3.3 鹽霧試驗(yàn)

按照GJB 4.11-83《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》要求進(jìn)行試驗(yàn)。

1）試驗(yàn)要求

根據(jù)試驗(yàn)件材質(zhì)，試驗(yàn)周期選取為4個(gè)周期，試驗(yàn)條件及方法具體按照GJB 4.11-83《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》中第3條要求進(jìn)行。

2）試驗(yàn)實(shí)施

表12 生霉等級(jí)檢查結(jié)果判定Table 12 Determination of the results of the mold grade inspection

表13 鹽霧試驗(yàn)后檢查結(jié)果Table 13 Results of post-salt mist test

表14 綜合比對(duì)表Table 14 Composite comparison table

鹽霧試驗(yàn)按照GJB 4.11-83《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》中第5.3要求進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)束后，按照GJB 4.11-83《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》中第5.4要求進(jìn)行恢復(fù)。

3）結(jié)果分析

鹽霧試驗(yàn)后，檢查試驗(yàn)件外觀及印制線路板組件功能，詳見表13。

4 綜合比對(duì)

本次對(duì)TS96-11、TS01-3A、DBSF6101、1-2577 4種類型的三防涂覆材料外觀、厚度、附著力、濕熱試驗(yàn)驗(yàn)證、霉菌試驗(yàn)驗(yàn)證、鹽霧試驗(yàn)驗(yàn)證，比對(duì)結(jié)果見表14。

5 結(jié)論

從上述結(jié)果對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，TS96-11材料的綜合性能在各個(gè)方面都有明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)于濕熱、霉菌、鹽霧都有著較高要求的核級(jí)電子產(chǎn)品印制線路板的三防涂覆，推薦使用TS96-11氟聚氨酯清漆。