印刷线路板组件的涂覆材料分析

李牮，马月新 （中国电子科技集团公司第十一研究所）

摘要：阐述印刷线路组件表面涂抹三防漆可以有效保护电路，将电路与恶劣环境隔绝，从而避免电路失效、漏电等故障，延长了组件的使用寿命，保证电子电路的运行安全。

关键词：集成电路，线路板，三防涂料。

引言

当前随着军工、航天、信息等不同领域内对电子产品的使用越来越广泛。这一部分电子产品在存储和使用的过程难中会遭受到各种环境因素的影响，比如恶劣而潮湿、高温和高压、冷热变化、烟雾环境等等，这些环境会毁坏电子设备影响到设备性能的发挥，乃至使电路板发生故障， 影响正常使用。

1、三防涂料的特点

在印刷电路板上涂抹三防漆，已经成为很多产品生产之后必须要进行的操作之一。当前电子产品越来越复杂，三防漆涂料需求越来越大，但是如何选择一款性能稳定、防护能力强、适合板卡工艺的三防漆，成为人们需要思考的重点，也成为工艺设计师重点考虑的问题。

三防漆（ConformalCoating）也称为电子防潮胶、三防胶保护涂料等，这里的防是指具备防霉、防潮、防烟雾性能，但是最主要的特征其实是防腐蚀，从常规角度出发防腐蚀是工业电子设备最需要重点考虑的方向。作为一种涂料层， 三防漆常常被运用在线路板的表面，是特殊涂料层，除了上述优势之外，它还具有抗震、绝缘设计等作用。经过实际调查发现线路的运行环境非常复杂，在潮湿、高温的状况下，线路板会出现各种各样的故障，比如断裂、腐蚀、绝缘失效等

等。通过在电路板上涂抹三防漆可以在电路板的表面形成保护膜，将线路板与恶劣的环境隔绝，避免遭受到恶劣环境的影响，保护电路不因受到侵蚀而发生短路、漏电等现象，提高线路板的可靠性，增强安全系数，保证使用寿命[1-3]。三防漆本身又具备绝缘性能，甚至能防止出现漏电的情况。因此针对使用的电路板，允许高功率、集成，印制板间距也无要求，可以满足元件小型化的目的。

2、三防漆的分类

从组成上三防漆可以被分成五大类，分别是丙烯酸树脂（acrylic resin）、环氧树脂（Phenolic epoxy resin）、有机硅（silicone）、聚氨酯（polyurethane，PU）、聚对二甲苯（Poly-p- xylene）；还可以从溶剂类型上进行划分，比如水性三防漆、UV光固化三防漆等。①acrylic resin固化工艺比较简单，仅仅靠固化就可以完成，而且不参与空气反应，具备非常良好的防潮效果、灵活的黏度调整；返工操作工艺也非常简单，成本与操作性很低。主要运用在普通电子产品当中。②Phenolic epoxy resin化学性能优良，如防潮、抗烟雾、抗高温的性能优异，在使用过程中不怕磨损，加上介电性能良好增加了使用范围。但是在使用之后如果要返修电路板，则需要使用物理手段才可以剥离该物质，剥离过程会对于线路板、元器件造成极大损伤，且组分比较复杂。因此它的缺点是限制推广使用的主要原因。③silicone的性能比较柔软，作为涂层材料，柔韧性非常好，工作范围也非常广，耐高温达到200℃，具备很好的防潮性能、耐紫外线性能， 修复简单、电绝缘性能非常好，和基材润湿性非常好，但机械性能和附着力差。这一类的涂料适合高发热元件，比如大功率高频电路板，这类电路板常常在航空、航海、雷达等中见到。④PU材料是最常见的一种涂料，与空气中的氧气发生反应固化，形成物理层，同时具备很高的耐酸性、耐碱性及耐潮湿性能[4]。但是固化过程时间非常长，在高温下很容易变黄，容易腐蚀镀锌螺钉等。目前这种涂料被广泛使用在汽车工艺、工控电子仪器、电源通信等方面。目前常常被运用在高频元件，高密度、高绝缘性组件当中，目前常运用在航空航天领域内。

UV固化类三防漆具备无挥发性溶剂、环保性能、安全性等，而且通过发生的反应产生的聚合物稳定性非常高，防潮性能和防腐蚀性能良好，短时间内就可以完成固化，返修也方便。该材料最主要的缺陷是因为UV光投影不足导致部分区域形成盲区而无法固化。水性三防漆是一种新型环保涂料，使用水代替传统涂料中的有机溶剂，取缔了传统对人体有伤害的苯与甲苯等物质，能够从根本上做到无色、无味、无污染等，在国外运用已比较成熟。自2015年环保法颁布之后，水性三防漆作为一种单组分性能高涂料，被广泛使用。

3、三防漆在印刷线路板组件中的选型

3.1、原则

因为性能不同、工艺上存在差异，可以根据工作环境和性能要求来综合选择合适的涂覆材料，理想的三防漆涂料应该具备以下优势：施工方便；黏度较低，容易喷涂；保存时间长，固化时间快；柔韧性强等。保护PCB板在经过高低温之后受到的各种外力冲击。还要考虑毒性，修复性能和成本。

3.2 、选型验证方式

（1）工艺验证：以手动或自动喷涂工艺喷涂在印制线路板组件上，在固化之后观察是否平整和均匀，喷涂的时候也可以考虑气味。涂抹过程中对黏度的要求不能太高，喷阀如果是水帘阀 ，则黏度不能高于100CP，而且要具备一定的流淌性。

（2）验证返修性能，固化之后的三防漆是否容易去除，可以选择物理方式来验证，也可以选择机械方式、化学方式来验证。验证主要是优先选择容易返修、气味小、不易变黄的三防漆。（3）考虑三防漆对产品散热的影响，在涂抹之后的一段时间内采集几个点来测试工作温度值，使用同样的板卡涂覆三防漆之后带电工作相同时间，在同样的测试点测试温度。根据温度情况来判断三防漆的散热能力，优选散热能力好的材料。

另外一个方面是防护性能验证。因为最主要目

标都是保护产品，所以在选择的时候需要对不同三防漆防护性能进行研究，如在潮湿环境下进行绝缘性能、热冲击、水解稳定性的实验；在有条件的情况下进行验防霉菌实验及盐雾实验等。

4 、案例分析

（1）准备实验样板，按照样板准备→清洗→ 保护→驱潮→配料→涂覆→滴覆→滴漆→检查→干燥→检验的流程进行。

（2）进行样本的盐雾、霉菌、交变湿热、绝缘电阻性能测试。盐雾实验标准为GJB150.11-86进行；绝缘电阻实验标准为GB4677.1-84，观察电阻变化且做好记录；耐霉菌实验按照GJB150.11-86进行；湿热性标准为GJB360A进行。

（3）实验分析：绝缘电阻测试中，交变湿热实验前后，分别在25℃、50%下保持24h之后得到绝缘性能；盐雾实验时间为96h。

性能综合比较如表1。PCB组件表面涂覆三防涂料之后起到了良好的防护作用，提高了使用价值， 增强了使用性能。在本次实验中，H31-3（ER）适合使用在电性能强的场合，SO1-3（UR）适合使用在防潮、耐磨性能高的印制电路组件中。

表1 性能综合比较

5 、结语

三防漆被涂覆在印制线路板、相关组件表面之后可以起到有效的隔离作用，保护元器件和组件， 避免受到外部环境的影响，造成更大的破坏，从而延长组件的使用寿命，保证使用的安全性和稳定性。在选型方面不能仅仅看产品资料，而是需要多次验证实验，仔细考虑，制定出选型方案，保证各方面性能均符合需求。