三防漆涂覆工艺|密封决定成败

“用(yòng)三防漆来保护印刷電(diàn)路的做法可(kě)以追溯到20世纪60年代以前，在那个年代，美國(guó)國(guó)防部制定了MIL-I-46058规范。通用(yòng)行业标准IPC-CC-830最近几年以来在推动三防漆行业向前发展。三防漆可(kě)以用(yòng)来保护印刷電(diàn)路不受電(diàn)流泄漏、短路（電(diàn)弧、電(diàn)晕）、腐蚀、焊点疲劳、机械应力（例如冲击和振动）的影响，并具有(yǒu)防尘和防污垢的保护功能(néng)。”

　　因此，这一段对三防漆历史的介绍，基本上概括了使用(yòng)良好涂层的作用(yòng)。既然清楚三防漆的作用(yòng)，现在让我们谈谈我最喜欢的部分(fēn)——合同制造商(shāng)在三防漆问题上是怎么不断地犯各种错误。请记住，我是在分(fēn)析实验室的工作。

　　四种主要的材料类型

　　有(yǒu)几种类型的涂层材料，在决定哪一类材料最适合你的产品时，通常要取决于電(diàn)路的最终使用(yòng)环境。涂层材料一般会选择丙烯酸树脂、硅树脂、聚氨酯树脂和聚对二甲苯。可(kě)能(néng)也会使用(yòng)其他(tā)的一些材料，但我们最常见到的大部分(fēn)材料都属于这四大类型。

　　在这四类材料中，涂敷工艺中出现问题最少的材料是聚对二甲苯，这是因為(wèi)它采用(yòng)气相涂敷工艺，这种工艺要求基板必须非常干净，涂敷的材料才能(néng)正确地附着到基板上。在这个涂敷工艺正确完成时，通常会把那些可(kě)能(néng)引起電(diàn)流泄漏或電(diàn)化學(xué)迁移的残留物(wù)清除掉。最重要的是，和其他(tā)的涂层材料相比，聚对二甲苯会形成一种近乎完全密封的涂层。

　　聚对二甲苯的缺点是成本和用(yòng)来涂敷的时间。我们没有(yǒu)看到在大批量生产中使用(yòng)聚对二甲苯的例子，例如消费電(diàn)子产品，不过，像医疗设备和航空航天应用(yòng)这类高端的对可(kě)靠性要求高的产品会使用(yòng)这种材料。其他(tā)的三种材料是本月专栏的重点，因為(wèi)在涂敷这些材料之前不必对涂敷的表面进行预清洗，而这一点正是我们考虑涂敷问题的起点。

　　我们的实验室经常收到一些人说他(tā)们的三防漆失效的报告，他(tā)们发现涂层不能(néng)阻止“树枝状结晶”在他(tā)们产品上生長(cháng)，这使他(tā)们非常吃惊。有(yǒu)时，三防漆被认為(wèi)是一种神奇的应用(yòng)，可(kě)以阻止所有(yǒu)的電(diàn)泄漏，但事实并非如此。以前，我曾详细讨论过在构成制造工艺的任何一个组成部分(fēn)中离子残留物(wù)残留水平升高的风险，这种风险在涉及三防漆时也没有(yǒu)什么不一样的地方。涂层能(néng)很(hěn)好地阻挡大部分(fēn)灰尘和碎片，但如果大气的湿度足够高，再加上存在活性、吸湿性离子残留物(wù)，离子残留物(wù)最终会穿透涂层，并且可(kě)能(néng)会导致漏電(diàn)。

　　应用(yòng)和固化

　　有(yǒu)多(duō)种用(yòng)来涂敷三防漆的方法，包括用(yòng)刷子手工涂敷、浸润涂敷，或是利用(yòng)空气压力喷涂设备自动喷涂，以及使用(yòng)喷嘴喷雾涂敷。所有(yǒu)手工涂敷方法的有(yǒu)效性通常取决于操作者的能(néng)力和经验水平。手工涂敷的方法可(kě)能(néng)还包括在设计时就考虑到不要被涂敷的适当的遮蔽區(qū)域，用(yòng)聚酰亚胺胶带遮蔽不需要涂敷的區(qū)域是最常见的做法。这可(kě)能(néng)会禁止对一些组件使用(yòng)浸润涂敷的方法，这些组件有(yǒu)部分(fēn)不需要涂敷的區(qū)域很(hěn)难遮蔽住。自动喷涂系统是涂敷三防漆重复性最好的一种方法。这是我们在三防漆行业中看到的最普遍方法，通常用(yòng)于大批量的涂敷工艺。如果出现某些问题，喷雾系统是最容易诊断和优化的。

　　现在，在免清洗助焊剂残留物(wù)上涂敷三防漆是一种常见做法，对这种涂敷工艺存在一些不同的看法。一般地说，我们很(hěn)少看到在涂敷前经过适当清洗的電(diàn)路板的涂层出现问题，例如使用(yòng)聚对二甲苯涂层的電(diàn)路板。我们已经注意到，当助焊剂残留物(wù)没有(yǒu)被完全处理(lǐ)掉，没有(yǒu)形成让涂层材料粘附的坚固的外表面层时，会出现各种涂层粘附问题。如果没有(yǒu)对助焊剂残留物(wù)做适当处理(lǐ)，電(diàn)路板柔软的外表面层会和涂层混合，涂层将不会完全固化。使用(yòng)经过免清洗助焊剂处理(lǐ)的组件，即使经过清洗工艺，在这种组件上的涂层的附着力也是一个问题。有(yǒu)很(hěn)多(duō)时候，大部分(fēn)助焊剂残留物(wù)在清洗工艺中被清洗掉，但会留下不容易看到的单分(fēn)子层残留物(wù)。你不能(néng)看出来的残留物(wù)可(kě)能(néng)会造成很(hěn)多(duō)问题，这些问题和你可(kě)能(néng)看到的残留物(wù)的问题一样多(duō)，所以必须限制清洗工艺的规格来确保把所有(yǒu)的残留物(wù)都清除掉。

　　然后，有(yǒu)两种固化方法：热暴露和紫外暴露。热暴露固化需要的时间比紫外固化的多(duō)，可(kě)能(néng)至少需要10分(fēn)钟来使涂层和外表面层的胶粘变得干燥，才能(néng)进行后续的组装工艺，涂层在进行这些工艺时继续固化。紫外固化要快得多(duō)，但在阴影區(qū)域的涂层存在始终不能(néng)固化的风险。这种情况在高密度组件上最常出现。如果紫外固化的涂层在元件下面迁移，它将永遠(yuǎn)不会完全固化，在产品的使用(yòng)寿命期间它将一直保持湿润。这种状态的涂层中会有(yǒu)它想要阻挡的灰尘和碎片。如果碎片是金属碎片，你的产品的失败风险可(kě)能(néng)比不使用(yòng)任何涂层的产品都还要高。

　　由于具有(yǒu)其他(tā)类型涂层没有(yǒu)的发光特性，紫外涂层的好处是检查起来更容易。检查人员能(néng)够因此准确地确定组件上涂层的位置并且确定紫外固化工艺是否充分(fēn)到达所有(yǒu)的涂敷區(qū)域。紫外固化涂料还使它更容易确定涂敷厚度的一致性。一般地说，涂层越亮，涂层就越厚。当有(yǒu)残留物(wù)存在时，涂层的去湿作用(yòng)很(hěn)常见，这种情况在导線(xiàn)锋利的边缘和元件體(tǐ)上经常出现。这可(kě)能(néng)使组件中的一些區(qū)域更容易受到操作环境的影响。

　　可(kě)以使用(yòng)IPC TM-650 2.4.1.6确定附着力的水平。这种方法使用(yòng)一个10×10的网格，网格中的1毫米×1毫米正方形蚀刻在涂层上，随后贴上胶带，以180°角的稳定移动将胶带拉走。拉掉胶带后检查网格，看有(yǒu)多(duō)少网格内的涂层被胶带带走。留住涂层的网格區(qū)域面积按照从0到5六个等级来判断，0表示胶带带走的涂层面积超过网格面积的65%，5表示胶带没有(yǒu)带走任何涂层。这种等级测定主要是在进行工艺评估期间的测试样本上完成的，而不是在实际产品上进行。我们建议，如果可(kě)能(néng)的话，在实际产品上进行这种测试，把涂敷工艺和你选择的材料组合结合起来，这可(kě)以让你更好地了解预期的涂敷效果。

　　现在，我们再回到主题：“密封决定成败”。在你选定了涂敷的材料后，通常也就决定了涂敷工艺的结果，如果需要进行维修，很(hěn)难找到可(kě)以轻松补救的措施。你当然可(kě)以用(yòng)各种化學(xué)方法或干燥烧蚀工艺来剥除涂层，但这些剥除方法不仅很(hěn)费时，还存在他(tā)们自身固有(yǒu)的风险，存在失败的可(kě)能(néng)。从本专栏文(wén)章中得到的重要教训是，涂层并不总是能(néng)避免故障的出现；同样重要的教训是，在考虑你必须涂敷三防漆的组件的清洁度水平时，要像你考虑决定不涂敷三防漆的组件一样。如果你的组件是脏的，你也许需要花(huā)一点时间来清洗它，但最终，密封决定了成败。