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元件保护的三防漆涂覆技术

  • 作者:东莞市三茗化工科技有限公司
  • 发布时间:2014/08/04
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印刷电路板组件(Printed circuit board assemblies,PCBA)常常要经受极端气候环境条件和机械应力的考验。在电子产品组装过程中可能出现的环境变化负载包括高或低空气湿度、高或低温、低气压、迅速的天气变化、水汽凝聚、微生物影响和玷污等。所以,在保证PCBA的工作正常方面,防护和绝缘变得越来越重要,特别是要满足严格的质量和服务寿命要求的情况下。 
保形涂覆是指用于保护PCBA的各种漆料体系,使之即使在不利的环境条件下也不发生失效。特别的是,保形涂覆可以避免潮湿、灰尘以及其他一些由有机溶剂及其他化学药品造成的玷污(图1)。 
由于PCBA所处的工作环境中,环境条件的侵害能力和造成的负载日益严重,大多数保形涂覆相对保护能力而言可能承受了过重的负担,特别是当PCBA出现水汽凝结时。这种负担过重的现象无法归咎于涂层聚合物或者粘结剂的效用或者品质不能达到要求,而应当归咎于所用的涂层厚度。 
由此可见,待保护面的边缘覆盖很重要。然而,利用标准的喷涂系统虽能改善边缘覆盖,但却会存在某些缺陷。 

可供选择的保形涂覆 
根据IPC标准2221,“关于印刷电路板设计的一般性标准”,保形涂覆的推荐厚度为:丙烯酸、环氧与氨基甲酯树脂30×130mm,有机硅树脂50×150mm。层厚对涂层的保护效果有极大的影响。 
层厚几乎与抗渗移能力直接成正比,使层厚增加一倍几乎可以让抗渗移能力和保护作用提高一倍。问题的解决办法看上去十分简单。采用现有的保形涂覆,只需简单的增加其涂层厚度,其防护效果就得到了改善。然而,这种做法有若干不利的影响。 
对大多数保形涂覆来说,漆膜的干燥速率取决于其厚度。越厚的膜,干燥得越慢,因为其溶剂从未干燥的漆膜逸出要经过的距离更长。当保护漆在氧化气氛中干燥时,为了充分固化漆膜,空气中的氧气的渗入深度必须更大。 
干燥过程中必须经历的这些延迟不仅仅是线性增长的;层厚加倍并不意味着干燥时间仅仅翻番。干燥速率是呈指数形式变化的;双倍的层厚对应的干燥时间是原来的四倍。所以要实现预定的特性,如粘附性和电气绝缘性能,要花费的时间将要长得多,涂层质量对PCBA中不可避免的层厚波动也更加敏感。此外,由于有较大的溶剂残留,这些涂层也对早期包封或者环境条件变化极为敏感。 
第二种方法是进行两次防护漆涂覆,这也是实践中经常采用的方法。一般来说,这种方法也要受到与上面提到的各种因素的影响。工艺时间会大大延长。由于对工艺条件的控制变差,可能会出现起皱或者拉长现象。 
可供选择的第三种方法是使用固体物质含量更高的防护漆体系。然而,即使使用了较少的溶剂,这些体系所需的干燥时间仍不得不延长。如果在保证粘滞性不变的情况下提高固态物的含量,就必须使用小分子量的树脂。于是,由于要实现成膜时必须让更多的树脂分子完成交联,所以干燥循环反而变慢。此时同样存在层厚更厚而溶剂从涂层中逸出变慢的现象。 
第四种方法是无溶剂涂料,它从技术和环保的角度来说将是一种可取的方法。它们的化学基本原理一般与注塑成形合剂或注塑成形树脂的相似。从这一意义上来说,注塑成形合剂、注塑成形树脂与保形涂覆之间的界限并不分明。注塑成形树脂及合剂的缺点已是众所周知。这些主要由两种组元构成的体系,其粘滞性更高,而且由于需要用到两种组元,所以工艺的成本比保形涂覆方法更高。 
第五种可供选择的办法是粉末涂覆,但这些涂层的固化需要130°C以上的高温。此外,细微结构的浸润问题,和元件的下部填充都是其缺陷。  
第六种方法是单组元潮湿固化的聚亚氨酯。不过,它们有如下缺点:干燥过程同样缓慢、对PCBA表面的潮气敏感、储存稳定性有限等。当容器必须打开数次时,最后一个不利因素表现得极为突出。 
最后不得不提到有特色的、传统的紫外线(UV)固化漆,它们的粘度很小,而且无需溶剂,干燥过程特别快。然而,它们亦有相对明显的缺点:PCB板上,只有在紫外辐射能直接触及粘合剂的区域,所涂覆的防护漆才能干燥。在阴影区,特别是在元件下方,最初不会发生任何固化。所以,这些区域的防护漆体系保持原有的粘性,不能提供所需的保护作用,这些面积是防护力被严重削弱的区域,它们甚至可能会导致整个PCBA的失效,特别是更出现严重的环境变化的时候,如水汽凝结。 
采用UV漆时,常常需要进行一次温度在100°C以上的加热后处理。这一处理会让阴影区域出现成膜现象。然而,这种后处理会大大限制某些漆的使用,甚至让某些漆无法使用。 

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