印制板组装件三防工艺培训

12-印制板组装件三防工艺介绍顾霭云2009年内容1．印制板组装件三防涂覆典型工艺技术2.浸渍、灌封和绝缘处理工艺技术3.电子组装件的三防喷涂、灌注工艺及配方4.选择性涂覆工艺介绍5．印制电路板和组装件敷形涂覆的质量检测6.三防效果的评估1.印制板组装件三防涂覆典型工艺技术•涂覆准则•对涂料的要求•涂料的种类和选择•几种常用三防涂覆材料介绍•有机硅DC1—2577保护涂覆料•典型工艺技术•电子组装件测试好之后再做三防处理•工艺有：浸，刷，喷，选择涂覆等多种方法我国军工企业三防涂覆技术的现状•我国大多军工企业使用环氧绝缘清漆作为三防涂覆材料，采用传统的浸渍，刷涂，喷涂工艺，由于军品的产量比较小，很多企业采用手工操作•手工操作的主要缺点：不容易掌握涂覆层的厚度，均匀性不好，一致性差；遮蔽问题不容易解决，手工操作一般使用贴胶带遮蔽，但对于高大的异形零部件不容易解决；手工操作有较大的污染，对操作者及环境不利•目前已经有不少军工企业购买了自动选择性涂覆设备，选择性涂覆工艺是电子组装件新型防护技术⑴涂覆准则1.为了使电子元器件和组件在恶劣环境下长期保持稳定的性能，需要涂层保护。工作在野外、机载、航天和海上电子设备，以及工业控制、消费领域的设备必需对印制电路组装件进行保护涂覆（微波电路一般不采用敷形涂覆）2.用于调试合格的印制板组装件或部件及整机，用于保护涂层必须是一个已固化的聚合物。3.整机、部件应在环境试验(高低温，冲击振动)之前进行涂覆，涂覆时应将印制插头等不需要涂覆的部位保护起来4.涂覆带来一些不良影响。因此，对精密电路和高阻抗电路应当在保护涂覆之后进行再次调试。5.涂二次的效果，不但使涂层增厚，还有封孔作用，提高防护性能6.工作在湿热条件下的PCB，必需选用高性能的基板材料(例如FR-4)再进行保护涂覆。⑵涂料的种类和选择•ER–EpoxyResin环氧树脂收缩比大（4％），内应力大，容易拉断元件。•UR–UrethaneResin聚氨基甲酸树脂例如：S01-3、S01-3(T)；无T单组份，有T是双组份。广泛应用，效果好。•AR–AcrylicResin]丙烯酸树脂•SR–SiliconeResin]有机硅树脂•XY-Parylene聚对二甲苯（固态）在真空中涂覆，效果最好，但成本贵，设备要求高•高频涂料GPSF-9203，GPSF-8301（有机硅改性环氧树脂）⑶几种常用三防涂覆材料介绍①有机硅DC1—2577保护涂覆料（美国DOWCORNING道康宁）②英国SC123CF-军用透明三防漆（经改良的硅树脂）③MP313C聚氨酯三防漆(英国Robnor树脂公司)④丙烯酸树脂三防胶⑤Parylene（派瑞林、聚对二甲苯）①有机硅DC1—2577保护涂覆料（美国DOWCORNING道康宁）DCl-2577有机硅涂料是一种透明的硅酮树脂。它在高频和低频中都呈现良好的绝缘性。固化后具有好的耐候性，并抗紫外线和灰尘。其它性质包括：(1)固化后具有良好的电性能(2)使用方便，可采用喷涂、浸涂、流动涂敷(3)可选用室温固化或热固化(4)阻燃(5)从-65℃～200℃温度范围内具有韧性(6)易修复道康宁DC1-2577同品质三防胶•东莞市喜丽康硅胶材料有限公司•深圳市鑫威化学有限公司•香港威泰化工(苏州)有限公司②英国SC123CF-军用透明三防漆（经改良的硅树脂）特征：•英国国防标准DEFSTAN59/47和美国UL认可•在高海拔等恶劣气候条件下具有优良的粘附力•对大多数溶剂，润滑剂，以及冷冻液体都有良好的抗腐蚀性•具有抗霉、抗紫外线性能，可在炎热及含盐量高的环境长时间使用•使用温度范围广(-70℃~+200℃)•高光亮漆面，高表面电阻系数•在不同频率下均具有良好的电绝缘性能•厚度为25-50微米。•在紫外光线的照射下能发出荧光，便于随后的跟踪检验•焊接时，不会产生有毒气体•对镉和锌板无腐蚀性（不含有苯酚）③MP313C聚氨酯三防漆(英国Robnor树脂公司)MP313C是一种单组分，常温快干，溶剂型透明线路板保护漆（稀释剂型号:TS109C）特点：•极好的材料附着性，固化后具有极好的柔韧性，高亮度•使用温度范围广(-60℃~+130℃)•极好的绝缘特性(45KV/mm)•对各种酸碱及各种化学物质有很好的抵抗性能•适合于各种工艺(刷涂、喷涂、浸涂)•含紫外线添加剂，方便对施工后涂敷情况的检查•再焊性能相对较差•符合RoHS环保要求④丙烯酸树脂三防胶•单组份、低粘度透明丙稀酸树脂，具有良好的耐高低温性能；其固化后成一层透明保护膜，具有优越的绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防腐蚀、防老化、耐电晕等性能。•操作简单：适用于刷涂、喷涂、浸涂多种工艺，固化速度快，对各种电路板有良好的附着力•典型用途：广泛用于混合集成电路、汽车电子控制板、电子线路板、航空仪器仪表、软性印刷电路板、电脑控制板、工业控制板、半导体晶体线路保护、家电控制器、户外LED显示屏等HPA高性能丙烯酸线路板三防漆(英国易力高Electrolube)•HPA是一种柔软、透明的丙烯酸涂料，用来保护电子线路，可以满足最高国防标准和航天航空要求•HPA可用Electrolube的高效溶解剂ULS清除•HPA已得到美国MIL---1---46058C标准的认可，对臭氧无任何损害。⑤Parylene（派瑞林、聚对二甲苯）•Parylene是一种透明的保护性聚合物薄膜，其常温下抗老化性能可长达千年以上。Parylene覆膜技术广泛用于航空航天、珍贵文物、硅橡胶、密封件、磁性材料、微电子、电路板、传感器、生物医学等领域•Parylene涂层应用于磁芯磁环、微电机转子、微波电子元气件不仅能形成耐摩擦的绝缘层，还可以增加铁氧体等磁性材料的介电性及耐高压，耐磨、耐酸等方面的性能•膜层光滑、有干润滑性，超薄、可精确控制尺寸公差Parylene及真空涂敷工艺•该工艺是目前世界上最先进的，也是唯一一种固态涂敷技术•Parylene是一种透明、均匀的高分子涂敷材料，具有优良的防潮、防水、耐磨、耐高温、耐化学腐蚀的性能，对潮湿和腐蚀性气体有最低的渗透性；同时，也是很好的介电材料，具有非常低的介质损耗、高绝缘强度及不随频率变化的低介电常数•Parylene真空涂敷过程是在分子状态下进行的：固态物质在真空中被汽化，汽化后的气体再进行分子化，二聚物在高温分解区分解为两个二价基单聚物。单聚物分子进入沉积仓，在仓内的各个表面上重新聚合成长链的高聚物，然后在沉积腔中进行沉积涂敷•整个涂敷过程中，保证汽化分子均匀一致地涂敷到部件的表面上。这种在真空里沉淀的微米薄膜，厚度均匀、致密无孔、透明无张力、有优异的防酸性和防腐性•缺点：需要投资较昂贵的真空涂敷设备⑷典型工艺技术•无论手工浸，刷，喷，选择性涂覆工艺，液态涂敷的工艺流程都是基本相同的工艺流程①准备•消化图纸，必要时与电路设计师共同协商以便设计最佳实施工艺•确定局部保护(不准涂漆)的部位，例如：印制插头座；可调磁芯；电位器及IC插座等•准备局部遮蔽保护材料、工装夹具、挂具•确定工艺实施细则：最高允许驱潮、聚合温度、时间、采用何种涂覆工艺等②组装板清洗•清洗方法有溶剂清洗、水清洗、半水清洗、免清洗。具体采用哪一种方法，需要根据电子产品可靠性要求、焊接时采用的助焊剂的性质、以及残留物的具体情况来选择。•一般而言，对于军工产品和高可靠要求的产品，焊接时采用水溶性助焊剂，焊后采用水清洗的效果最好。•PCBA清洁度的检测采用抽测的方法，需要用欧米伽（）仪等测量仪器对完成清洗的PCB进行Na离子污染度测量；另外通常还要采用梳形试件测试表面绝缘电阻。③干燥•水清洗的干燥是指清洗后除去组装板表面的水份。干燥对有三防要求的产品非常重要。干燥不彻底，会影响三防工艺质量。特别注意!!•清洗和干燥是三防工艺成功与否的重要环节。•水溶性助焊剂的可焊性非常优秀，但对焊点有腐蚀作用，焊接后必须马上清洗（最多不超过2小时）；•清洗后立即修板（用水溶性助焊剂和水溶性焊锡丝）；•修过的组装板必须在2小时内再清洗；•然后进行检验和测试（不合格的板再修板，再清洗，再检验）；注意：工艺控制和工序的连续性•性能指标合格的印制板再需要清洗、烘干、做三防工艺（最后这一遍清洗工艺不能用手摸印制板，需要放在专用的不锈钢网筐中进行）。•整个焊接、清洗、三防工艺应安排在一个班上完成。连贯起来做，对提高质量和合格产品直通率有好处。因为空气中的灰尘、微生物、潮气（尤其夏天空气湿度大）都对质量有影响。④三防漆的涂敷方法•浸涂•喷涂•刷涂•选择性喷射涂敷系统④三防漆的手工涂敷•浸涂：浸涂件浸入胶液内2-5s，缓缓提起浸涂件、倾斜，待多余胶液自然流掉，浸涂件平放于吸水纸(小件)或支架上(大件)，一般30分钟内表干，检查浸涂件表面情况，未上胶者刷涂补胶•刷涂：按产品尺寸正确选择毛刷，将胶液倒入容器内，然后用毛刷蘸适当胶液对组装板进行均匀刷涂，若刷两遍胶需待第一遍胶凉干后进行•喷涂：喷雾罐型产品适用于缝修和小规模的生产，使用前和使用过程中充分摇匀，距目标30~45cm均匀喷涂，保持漆层轻薄而均匀。第一层干透后可以继续喷涂，两次喷涂间相隔30分钟以上，以使第一层漆干透为准，喷涂完毕后将罐身倒置并按动喷钮，直到只有气体喷出为止以清洁喷射阀门；喷枪适合于大规摸的生产，但是这两种喷涂方式均可产生阴影（元器件下部未覆着三防漆的地方），并且对于操作的准确性亦要求较高⑤三防漆的自动涂敷•采用自动涂敷设备将三防涂料高效、均匀地涂敷到电路板指定的表面，使其形成一层薄而致密的保护膜以防止潮湿，盐雾和霉菌对器件的腐蚀。•自动化设备可提高涂敷的均匀性和一致性，减少涂料的浪费和对环境的污染。注意：控制厚度、均匀性、致密性⑥涂敷三防漆的环境条件与注意事项•环境条件所有涂覆作业应不低于16℃，相对湿度低于75％的条件下进行。PCB作为复合材料，吸潮。如不去潮，三防漆不能充分起保护作用。预干、真空干燥可去除大部分潮湿。•注意事项倒出瓶内的胶后，应擦干净瓶口处的胶，拧紧瓶盖，密封阴凉处保存。再次使用时，应将表面和封口处有少许结皮去除⑦固化•根据涂料的种类选择热固化或紫外固化设备，使涂料在短时间内干燥固化，形成涂层薄膜。•热固型涂覆材料的固化条件：120℃下5～10分钟即可。•UV（紫外线）固化涂覆材料要求暴露在紫外线中的时间控制在10～20秒，固化条件：120℃下5～10分钟。（注意，防爆问题）•小批量生产可选择立体烘箱式固化设备；大批量生产采用流水式的固化炉，固化炉的结构与空气回流炉相同。⑧检测与维修•通过对涂层的厚度、均匀度及致密性的检测来调整涂敷过程的工艺参数使其达到相关的标准。•根据检测结果对不能满足要求的涂层进行去除及修补。•维修的内容也包括对那些性能指标不合格的PCBA进行器件的调整，测试及更换等处理。2.浸渍、灌封和绝缘处理工艺技术•绝缘浸渍工艺•灌封工艺•绝缘处理工艺技术•高压组件的灌封•接插件三防工艺技术•插头座的灌封⑴绝缘浸渍工艺典型浸渍工艺流程无溶剂浸灌工艺流程⑵灌封工艺①常用灌封材料•环氧灌封胶单组分双组分•室温熟化硅橡胶和硅凝胶单组分双组分•聚氨脂橡胶熟化•在基料的配制中，树脂用溶剂兑稀或溶解，制成树脂液，在放置一段时间后，黏度逐渐下降最终才趋于稳定，这时，树脂液的透明度也有所改善，这种树脂液，最适于进一步加工，这个过程，称为熟化。•分罐包装的涂料，在诸组分混配后，需要给予一定时间，待诸组分间的反应被引发后，才能用来施于涂装，此过程也称为熟化单组分室温熟化硅橡胶a．酰基型(又称醋酸型）b．酮肟型c．醇型双组分室温熟化硅橡胶和硅凝胶a．缩合反应双组分室温熟化硅橡胶羟基线型聚二甲基硅氧烷(硅橡胶)，在适当的催化剂，能在室温下熟化，变为具有三向结构的弹性体。正硅酸乙酯为交联剂和二月桂酸二丁基锡为催化剂，使硅橡胶在室温下熟化。b.双组份加成型硅橡胶c.室温熟化泡沫硅橡胶它是以室温熟化硅橡胶为基料，在催化剂作用下使-Si-OH和-Si-H缩合而放出氢，致使发泡熟化还具有耐高、低温，防潮，防震，熟化快，封装工艺简单等特点使用于-60～+150℃，