隨著PCBA電路板電子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(huán)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。PCBA電路板三防漆可有效的達到絕緣、防潮、防漏電、防震、防塵、防鹽霧等等保護效果,從而提高線路板的可靠性,增加其安全系數(shù),并有效延遲使用壽命。
PCBA電路板三防漆廣泛應用于高科技領域,如汽車、家電、軍工電子、航天、醫(yī)療電子等等的高端線路板,可使PCBA電路板提高產品品質,有效大幅度降低返修情況。
另外,新興產業(yè)的興起,電動汽車的充電樁,無人飛機的廣泛使用,進一步擴大了三防漆的使用范圍。目前,PCBA上涂覆三防漆做防護已經(jīng)成為了一個大趨勢。
三防漆用于保護PCBA線路板及其相關設備免受環(huán)境的侵蝕。三防漆涂覆工藝是生產中一個必需的工序環(huán)節(jié),而不是“錦上添花”,其功能主要是提升產品的可靠性,尤其是在惡劣的運行環(huán)境下。
涂覆的三防漆可保護電子產品免受外部因素的影響,例如極熱、潮濕、水分和灰塵。同時還可以保護電子產品免受內部因素的影響,例如腐蝕、晶須生長和系統(tǒng)內短路等問題??傊?,三防漆相當于一層絕緣層,確保不同元件可以正常運行,避免PCB提早失效。
隨著工業(yè) 4.0對自動化技術的要求不斷提升,整個行業(yè)的重心從提供適當?shù)耐扛苍O備逐漸轉向解決整個敷形涂覆工藝的問題。
電路板三防漆涂覆工藝的注意事項及要點
根據(jù)IPC-A-610E(電子組裝檢測標準)的要求及工廠規(guī)定,主要有在以下幾個方面:
噴漆準備:對待噴涂的PCB進行外觀檢查,若板面有明顯手印、污跡等外觀不良,則須用清洗劑清洗干凈并待清洗劑徹底揮發(fā)后才能進入下一道工序。
一、涂覆PCBA三防漆有哪些操作要求?
1、三防工作要在單獨的房間進行,但不可完全密閉,一定有良好的通風設施。
2、操作間禁止吸煙、飲食、飲水,工作前不要飲用酒精性飲料。
3、操作時要戴好口罩或防毒面具、橡膠手套、化學防護眼鏡等防護器具,以免傷害到身體,這也取決于所選擇的三防漆產品,如果是含苯類產品則要十分注意防護和防火,而如果是TIS-NM環(huán)保三防漆類產品,則安全性高很多,也不會有燃燒的風險。
4、工作完畢后,要及時清洗用過的器皿,整理、檫試工具和設備,并將裝有三防漆的容器蓋蓋嚴。
5、工作場所應清潔無塵,無粉塵飛揚,并禁止無關人員進入。
6、工具和設備要充分接地,并做好靜電防護措施。
7、操作時不要將PCBA重疊放置;PCB板要水平放置。
8、每批次原料在使用前,應做小樣固化試驗(3—5PCS)。
9、清潔和烘板,除去潮氣和水分。須先將欲涂物件表面的灰塵,潮氣和油污除凈,以便其充分發(fā)揮其保護效能。徹底的清洗可確保腐蝕性的殘余物被完全清除,并使三防漆很好地粘著在線路板表面。烘板條件:60°C,10-20分鐘,在烘箱中取出后趁熱涂敷效果更佳。
10、刷涂時板盡量平放,刷涂后不應有滴露,刷涂應平整,也不能有裸露的部分,0.1-0.3mm之間為宜。
11、在刷涂和噴涂之前,保證稀釋的產品充分攪拌,并在刷涂或噴涂之前,放置2小時。使用高品質天然纖維刷,在室溫情況下輕輕刷涂浸涂。如使用機械,應測量涂料的粘度(用粘度劑或流量杯),可使用稀釋劑調整粘度。
12、線路板組件應垂直浸入涂料槽中。連接器不要浸入,除非經(jīng)過仔細遮蓋,線路板應浸入1分鐘,直至氣泡消失,然后緩慢拿出。線路板表面會形成一層均勻膜層。應讓大部分涂料殘留物從線路板上流回浸膜機。TFCF有不同的涂覆要求。線路板或元器件浸入速度不宜太快,以免產生過多氣泡。
13、浸涂結束后再次使用時,若表面有結皮現(xiàn)象,將表皮除去,可繼續(xù)使用。
14、刷涂后平放在支架上,準備固化,需要用加熱的方法是涂層加速固化。如果涂層表面不平或含有氣泡,在放入高溫爐內固化應在室溫下多放置些時間以便讓溶劑閃蒸出來。
二、涂覆PCBA三防漆有哪些技術要求?
1、刷三防漆保護須在PCBA組裝前經(jīng)測試、檢驗合格并徹底清潔干凈后進行。
2、使用的毛刷要保持清潔,禁止再用于其他作業(yè);毛刷涂漆時要注意不要滴漏到不需涂漆的部分;使用后的毛刷要用稀料等清洗干凈。
3、涂覆層要透明,并且均勻覆蓋PCB板和組件,色澤和稠度均勻一致。
4、工藝步驟為: 涂刷A面→表干→涂刷B面→室溫固化
5、噴涂厚度: 噴涂厚度為0.1mm—0.3mm(干膜厚度一般為30-100UM)
6、所有涂覆作業(yè)應不低于16℃及相對濕度低于75%的條件下進行。PCB作為復合材料會吸潮,如不去潮,三防漆不能充分起保護作用,預干、真空干燥可去除大部分濕氣。
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a千分尺 圖b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。
許多電路板在選擇性涂敷后進行橫截面檢查,以確保三防漆的覆蓋和厚度達到要求。
三、涂覆PCBA三防漆有哪些注意事項?
1、三防漆超過保質期,禁止使用。
2、存儲容器開封后應密閉保存。
3、禁止把使用剩余的三防漆倒回原存儲容器內,要分開密閉保存。
4、長時間(大于12小時)未開啟工作間或存儲間,應通風15分鐘后再進入。
5、不慎濺入眼睛應立即翻開上下眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗干凈,然后就醫(yī)處理。
6、刷涂時如感覺不適,應迅速離開作業(yè)現(xiàn)場至空氣新鮮處,呼吸困難時給予輸氧,然后就醫(yī)處理。
四、PCBA哪些元器件不能涂覆三防漆?
1、大功率帶散熱面或散熱器組件、功率電阻、功率二極管、水泥電阻。
2、撥碼開關、可調電阻、蜂鳴器、電池座、保險座(管)、IC座、輕觸開關。
3、所有類型插座、排針、接線端子及DB頭。
4、插式或貼式發(fā)光二極管、數(shù)碼管。
5、其他由圖紙規(guī)定的不可使用絕緣漆的部分及器件。
6、PCBA板卡的螺絲孔不能刷涂三防漆。
五、涂覆PCBA三防漆有分哪幾個區(qū)域?
1、不能被涂敷的區(qū)域:
①需要電氣連接的區(qū)域,如金焊盤、金手指、金屬通孔、測試孔;
②電池及電池固定架;
③連接器;
④保險絲及外殼;
⑤散熱裝置;
⑥跳線;
⑦光學裝置的鏡頭;
⑧電位計;
⑨傳感器;
⑩沒有密封的開關;
?會被涂層影響性能或操作的其它區(qū)域。
2、必須涂敷的區(qū)域:
所有焊點、管腳、元器件導體部分。
三防漆涂覆工藝的常見問題及解決方法
一、三防膠常見工藝問題分析之氣泡
常見的氣泡類型:
1、直徑大于300微米的大氣泡
2、直徑小于300微米的小氣泡
3、大小氣泡同時出現(xiàn)
如何解決氣泡?
首先需要了解:涂覆線的所有工藝;三防漆的類型;三防膠的黏度和厚度;使用的涂覆設備;固化設備;板子的設計。
典型的溶劑型涂覆線:
選擇性涂覆設備(1m2)+流平揮發(fā)傳送帶(1m2)+4m 紅外固化爐(如果是UV膠,UV爐1m)溶劑的揮發(fā)/紅外固化
溶劑隨著溫度的升高揮發(fā)速度加快。
以下情況能產生氣泡:太多的溶劑留在漆膜中;爐溫太高---表層快速結皮;三防膠黏度過高,氣泡無法迅速釋放;三防膠厚度過厚,氣泡無法迅速釋放;流平揮發(fā)區(qū)域排風過大;流平揮發(fā)區(qū)域排風過小。
因此建立正確的爐溫曲線非常重要。以下是一個典型的溶劑型三防膠的固化爐溫曲線:
怎么辦?
板子1過正常流程;板子2室溫下自干。
表干后比較兩塊板子,如果氣泡出現(xiàn)在:
只有板子1,應該是固化時產生;
板子1和2,應該是涂覆時產生;
只有板子2,從未發(fā)現(xiàn)過此種情況。
另外,氣泡的位置同樣很重要(與板子設計有關)。
解決:
大氣泡=溶劑沸騰
優(yōu)化爐溫曲線,降低爐溫曲線爬坡坡度;增加固化前流平溶劑揮發(fā)量;涂覆時減小膠量,如減少重疊涂覆區(qū)域。
小氣泡=壓縮空氣式漆罐涂覆方式
降低漆罐的氣壓;降低固化爐溫;增加固化前流平溶劑揮發(fā)量;更換稀釋劑類型。
三防膠的氣泡
二、三防膠常見工藝問題分析之裂紋
因為膜厚過厚引起的裂紋
因為助焊劑殘留造成的裂紋
如何解決裂紋?
優(yōu)化爐溫曲線,爐溫不能過高;確認涂層已經(jīng)完全固化,以達到最佳的性能;減小膜厚;清洗板子,尤其是焊點周圍。
三、三防膠常見工藝問題分析之起皮
元器件上的分層
阻焊層上的分層
阻焊層與三防膠涂層的兼容性
阻焊劑的成分里含有添加劑,用來改善表面質量(如美化修飾、增加耐磨性、增加潤濕性等等)這些添加劑可能會對三防膠涂層產生兼容性影響。
阻焊層修飾
明亮的修飾=阻焊層沒有被正確處理=表面質量不一致
表面能量:達因筆
使用方法:
把達因筆裝滿墨水,測試范圍32-44達因/cm
建議最小能量:38達因/cm,以獲得較好的潤濕效果和附著力
42達因/cm:失敗
38達因/cm:成功
因保護造成的分層
移除保護時造成分層,漆層附著力較差。
建議涂層達到指觸干燥時(涂層仍柔軟)去除保護。
如何消除分層
減小膜厚;減小爐溫升溫速度。
四、三防膠常見工藝問題分析之污染
污染有兩種:離子型和非離子型
脫模劑污染:
助焊劑殘留:
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因污染造成的缺陷:涂層剝離、涂層溶解或開裂、焊點腐蝕
慢性反潤濕
原因:大面積污染;阻焊層的表面活性劑含硅;粘合劑含硅;清洗槽污染;HASL(熱風整平)造成的污染。
局部反潤濕1
解決:接觸板子時戴手套;清洗板子;溶劑型三防膠比水溶性或100%固含量的三防膠更不容易產生反潤濕。
局部反潤濕2
原因:漆膜太??;稀釋劑過多;PCB表面能量過低。
解決:清洗板子;使用黏度更高的三防膠。
針孔
原因:有灰塵或其他臟污在板子表面;一般手噴會產生此問題。
解決:清洗板子;水性三防膠更容易產生針孔;使用溶劑型三防膠。
污染從何而來?
板子的制作過程;元器件;裝配設備;焊接工藝;操作員的操作;不正確的清洗。
怎么辦?
清洗板子;對于非清洗的板子,建議使用溶劑型的三防膠;對于被污染的板子,水性漆和100%固含量的三防膠會比溶劑型更容易產生缺陷,因為水性漆的表面張力>溶劑型表面張力。
五、三防膠常見工藝問題分析之毛細現(xiàn)象
毛細現(xiàn)象圖片
毛細現(xiàn)象的原因受以下問題影響:
板子設計:小間距管腿連接器;
過于苛刻的涂覆要求;
三防膠黏度過低;
三防膠流量過大;
底材與三防膠的表面張力不合適。
怎么辦?
涂覆區(qū)域與連接器距離增加;在連接器周圍使用遮蔽膠形成圍欄;使用黏度更高的三防膠降低膜厚;清洗板子或者重新設計板子。
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