涂覆工藝不是憑空產生的，必然有其原因。

 

 

隨著PCBA元器件的尺寸越來越小，密集度越來越高；器件之間及器件的托高高度（與PCB間的間距/離地間隙）也越來越小，環境因子對PCBA的影響作用也越來越大，因此我們對電子產品PCBA的可靠性提出了更高的要求。

 

 

圖2，PCBA元器件由大變小，由稀疏到密集的變化趨勢

 

 

 

 

 

 

1

 

環境因素及其影響

 

 

圖3，常見的環境因素如濕度、粉塵、鹽霧、霉菌等會引起的PCBA各種失效問題產生

 

 

 

 

 

濕度

 

 

 

 

處于外界環境中的電子PCB組件，幾乎都存在被腐蝕的風險，其中水是腐蝕最主要的介質，水分子很小，足以能穿透某些高分子材料的網狀分子間隙而進入內部或通過涂層的針孔而達到底層金屬產生腐蝕。當大氣達到一定濕度即可引起PCB電化學遷移、漏電電流和高頻電路中的信號失真等現象發生。

 

 

圖4，蒸汽/濕度+離子污染物（鹽類，助焊劑活性劑）=可導電的電解質+應力電壓=電化學遷移

 

 

當大氣中RH達到80%時，會有5~20個分子厚的水膜，各種分子都可自由活動，當有碳元素存在，可能產生電化學反應；當RH達到60%時，設備表面層會形成2~4個水分子厚的水膜，當有污染物溶入時，會有化學反應產生；

當大氣中RH＜20%時，幾乎所有腐蝕現象都停止；

 

 

因此，防潮是保護產品的重要一環。

 

對電子設備而言，潮濕是以三種形式存在：雨水，冷凝和水汽。水是電解質，能溶解大量的腐蝕性離子對金屬產生腐蝕。當設備的某一處的溫度低于“露點”（溫度）時，該處表面：結構件或PCBA會有凝露產生。

 

 

 

 

粉塵

 

 

 

 

大氣中存在粉塵，粉塵吸附離子污染物沉降于電子設備的內部而造成故障。這是野外電子設備失效的共同之處。

 

粉塵分為兩種：粗粉塵是直徑在2.5~15微米的不規則顆粒，一般不會引起故障，電弧等問題，但影響連接器的接觸；細粉塵是直徑小于2.5微米的不規則顆粒，細塵落在PCBA（單板）上有一定的附著力，須通過防靜電刷才可除去。

 

粉塵的危害：a.由于粉塵沉降在PCBA表面，產生電化學腐蝕，故障率增加；b.粉塵+濕熱+鹽霧對PCBA損害最大，沿海、沙漠（鹽堿地）、淮河以南霉雨季節化工、礦區附近地區，電子設備故障最多。

 

因此，防塵是保護產品的重要一環。

 

 

 

 

 

鹽霧

 

 

 

 

鹽霧的形成：鹽霧是海浪、潮汐及大氣環流（季風）氣壓、日照等自然因素造成，會隨風飄落至內陸，其濃度隨離海岸距離而遞減，通常離海岸1Km處為岸邊的1%（但臺風期會吹向更遠）。

 

鹽霧的危害性：a.使金屬結構件鍍層破壞；b.加速電化學腐蝕速度導致金屬導線斷裂、元器件失效。

 

類似的腐蝕源：a.手汗中有鹽、尿素、乳酸等化學物質，對電子設備回產生與鹽霧同樣的腐蝕作用，因此在裝配或使用過程中應戴手套，不可裸手觸摸鍍層；b.焊劑中有鹵素及酸性物，應進行清洗，并控制其殘留濃度。

 

因此，防鹽霧是保護產品的重要一環。

 

 

 

 

 

霉菌

 

 

 

 

霉菌，是絲狀真菌的俗稱，意即"發霉的真菌"，它們往往能形成分枝繁茂的菌絲體，但又不象蘑菇那樣產生大型的子實體。在潮濕溫暖的地方，很多物品上長出一些肉眼可見的絨毛狀、絮狀或蛛網狀的菌落，那就是霉菌。

 

圖5，PCB發霉現象

 

霉菌的危害：a.霉菌吞噬和繁殖使有機材料絕緣性下降，損壞而失效；b.霉菌的代謝產物是有機酸，影響絕緣性及抗電強度而產生電弧。

 

因此，防霉菌是保護產品的重要一環。

 

綜合以上幾方面來考慮，產品的可靠性要有更好地保證，必須將其與外界環境盡可能低隔離開來，因此引入了敷形涂覆工藝。

 

 

圖6，經過涂覆工藝后的PCB，在紫光燈下的拍攝效果，原來coating也可以這么美！

 

三防漆涂覆是指在PCB表面涂一層薄薄的的絕緣保護層，它是目前最常用的焊后表面涂覆方式，有時又稱為表面涂覆、敷形涂覆（英文名稱coating，conformal coating）。它將敏感的電子元器件與惡劣的環境隔離開來，可大大改善電子產品的安全性和可靠性并延長產品的使用壽命。三防漆涂覆可保護電路/元器件免受諸如潮濕、污染物、腐蝕、應力、沖擊、機械震動與熱循環等環境因素的影響，同時還可改善產品的機械強度及絕緣特性。

 

圖7，經過涂覆工藝后的PCB，在表面形成透明的保護膜，能有效防止水珠和潮氣侵入，避免漏電和短路。

 

 

 

 

 

 

 

2

 

涂覆工藝的要點

 

 

 

根據IPC-A-610E(電子組裝檢測標準)的要求，主要表現在以下幾個方面：

 

 

 

 

 

區域

 

 

 

 

圖8，復雜的PCB板

 

1、不能被涂敷的區域：

 

需要電氣連接的區域，如金焊盤、金手指、金屬通孔、測試孔；電池及電池固定架；連接器；保險絲及外殼；散熱裝置；跳線；光學裝置的鏡頭；電位計；傳感器；沒有密封的開關；

會被涂層影響性能或操作的其它區域。

 

 

2.必須涂敷的區域：所有焊點、管腳、元器件導體部分。

 

3.可涂可不涂的區域

 

 

 

 

 

厚度

 

 

 

 

厚度要在印制電路組件平坦、不受妨礙、固化的表面上測量，或與組件一起經歷制程的附連板上測量。附連板可以是與印制板相同的材料也可以是其他無孔材料，例如金屬或玻璃。濕膜測厚也可以作為涂覆層測厚的一種可選方法，只要有文件注明干濕膜厚度的轉換關系。

 

 

表一：各類型涂覆材料厚度范圍標準

 

厚度的測試方法：

 

1.干膜厚度測量工具：a千分尺(IPC-CC-830B)；b干膜測厚儀(鐵基)

 

 

圖9，千分尺 干膜儀

 

2.濕膜測厚：可以通過濕膜測厚儀得出濕膜的厚度，然后通過膠水固含量的占比計算得出

干膜的厚度

 

 

圖10，通過濕膜測厚儀得出濕膜的厚度，然后計算干膜厚度

 

 

 

 

 

邊緣解析度

 

 

 

 

定義：通常情況下，噴霧閥噴涂出來的線條邊緣不會是很直的，總會存在一定的毛刺。我們把毛刺的寬度定義為邊緣解析度。如下圖示，d的大小即為邊緣解析度的值。

 

注：邊緣解析度肯定是越小越好，但是不同客戶的要求是不一樣的，因此具體涂敷邊緣解析度只要滿足客戶要求即可。

 

 

 

 

 

圖11：邊緣解析度對比

 

 

 

 

均勻度

 

 

 

 

膠水應該像一張厚度一致且光滑通透的膜覆蓋在產品上，強調的是膠水覆蓋在產品上面各區域的均勻性，那么，必然是厚度一致的，不存在工藝問題：裂紋、分層、桔紋、污染、毛細現象、氣泡。

 

圖12：軸心自控AC系列自動涂覆機涂覆效果，均勻度非常一致

 

 

 

 

 

 

 

3

 

涂覆工藝的實現方式

 

 

 

 

 

 

涂覆工藝過程

 

 

 

 

1.準備

 

準備產品及膠水及其他必要的物品；確定局部保護的部位；

確定關鍵工藝細節

 

 

2.清洗

 

應在焊接之后最短的時間內清洗，防止焊垢難以清洗；確定主要污染物是極性，還是非極性物，以便選擇合適的清洗劑；如采用醇類清洗劑，須注意安全事項:必須有良好的通風及洗后涼干的工藝細則，防止殘留的溶劑揮發引起在烘箱內爆炸；

水清洗，用偏堿性的清洗液（乳化液）沖洗焊劑，再用純水沖洗將清洗液洗凈，達到清洗標準；

 

 

3.遮蔽保護(若未采用選擇性涂覆設備)，即掩膜；

 

應選擇不干膠膜不會轉移的紙膠帶；應選用防靜電紙膠帶用于IC的保護；

按圖紙要求對某些器件進行遮蔽保護；

 

 

4.除濕

 

經清洗，遮蔽保護的PCBA（組件）在涂敷之前必須進行預烘除濕；

根據PCBA（組件）所能允許的溫度確定預烘的溫度/時間；

 

 

表二：PCBA（組件）所能允許的溫度確定預烘的溫度/時間對照表

 

5.涂覆

敷形涂覆的工藝方法取決于PCBA防護要求、現有的工藝裝備及已有的技術儲備，通常有如下方式實現：

 

a.手工刷涂

 

 

圖13：手工涂刷方式

 

 

刷涂是適用范圍最廣泛工藝，適用于小批量生產，PCBA結構復雜而稠密、需遮蔽保護要求苛刻的產品。由于刷涂可以隨意控制涂層，使不允許涂漆的部位不會受到污染；刷涂所消耗的材料最少，適用于價格較高的雙組份涂料；刷涂工藝對操作者要求較高，施工前要仔細消化圖紙及對涂覆的要求，能識別PCBA元器件的名稱，對不允許涂覆的部位應貼有醒目的標示；

操作者在任何時候，不允許用手觸摸印制插件以避免污染；

 

 

b.手工浸涂

 

 

圖14：手工浸涂方式

 

浸涂工藝可以得到最好的涂覆效果，可在PCBA任何部位涂有一層均勻、連續的涂層。浸涂工藝不適用于組件中有可調電容、微調磁芯、電位器、杯形磁芯及某些密封性不好的器件的PCBA。

 

浸涂工藝的關鍵參數：

 

調整合適的粘度；

控制提起PCBA的速度，以防止產生氣泡。通常是每秒鐘不要超過1米的提速；

 

 

c. 噴涂

 

噴涂是使用最廣、易于為人們接受的工藝方法，分為如下兩類：

 

① 手動噴涂

 

圖15：手動噴涂方式

 

適合于工件比較復雜，難以靠自動化設備大批量生產的情況，也適合產品線品種多但量少的情況，可以噴涂到比較特殊的位置。

 

手動噴涂需注意事項是：漆霧會污染某些器件，如PCB插件，IC插座，某些敏感的觸點及一些接地部位，這些部位需注意遮蔽保護的可靠性。另一點是操作者在任何時候不要用手觸摸印制插頭，以防沾污插頭觸點表面。

 

② 自動噴涂

 

通常是指采用選擇性涂覆設備進行自動化噴涂。適合大批量生產，一致性好，精度高，環境污染小。隨著產業的升級、人工成本的提高以及環境保護要求的嚴格，自動噴涂噴涂設備正在逐漸地替代其它涂覆方式。

 

 

圖16：全自動噴涂方式

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