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PCBA三防漆涂覆工艺常见问题及解决方法

发布时间 :2022-01-12 16:28 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCBA加工部
随着PCBA电路板电子元器件的尺寸越来越小,密集度越来越高;器件之间及器件的托高高度(与PCB间的间距/离地间隙)也越来越小,环境因子对PCBA的影响作用也越来越大,因此我们对电子产品PCBA的可靠性提出了更高的要求。PCBA电路板三防漆可有效的达到绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防盐雾等等保护效果,从而提高线路板的可靠性,增加其安全系数,并有效延迟使用寿命。

PCBA电路板三防漆广泛应用于高科技领域,如汽车、家电、军工电子、航天、医疗电子等等的高端线路板,可使PCBA电路板提高产品品质,有效大幅度降低返修情况。
 
另外,新兴产业的兴起,电动汽车的充电桩,无人飞机的广泛使用,进一步扩大了三防漆的使用范围。目前,PCBA上涂覆三防漆做防护已经成为了一个大趋势。
 
PCBA三防漆涂覆工艺常见问题及解决方法
 
三防漆用于保护PCBA线路板及其相关设备免受环境的侵蚀。三防漆涂覆工艺是生产中一个必需的工序环节,而不是“锦上添花”,其功能主要是提升产品的可靠性,尤其是在恶劣的运行环境下。
 
涂覆的三防漆可保护电子产品免受外部因素的影响,例如极热、潮湿、水分和灰尘。同时还可以保护电子产品免受内部因素的影响,例如腐蚀、晶须生长和系统内短路等问题。总之,三防漆相当于一层绝缘层,确保不同元件可以正常运行,避免PCB提早失效。
 
PCBA三防漆涂覆工艺常见问题及解决方法
 
随着工业 4.0对自动化技术的要求不断提升,整个行业的重心从提供适当的涂覆设备逐渐转向解决整个敷形涂覆工艺的问题。
 

 

电路板三防漆涂覆工艺的注意事项及要点

 
根据IPC-A-610E(电子组装检测标准)的要求及工厂规定,主要有在以下几个方面:
 
喷漆准备:对待喷涂的PCB进行外观检查,若板面有明显手印、污迹等外观不良,则须用清洗剂清洗干净并待清洗剂彻底挥发后才能进入下一道工序。
 

一、涂覆PCBA三防漆有哪些操作要求?

 
 1、三防工作要在单独的房间进行,但不可完全密闭,一定有良好的通风设施。
 
 2、操作间禁止吸烟、饮食、饮水,工作前不要饮用酒精性饮料。
 
 3、操作时要戴好口罩或防毒面具、橡胶手套、化学防护眼镜等防护器具,以免伤害到身体,这也取决于所选择的三防漆产品,如果是含苯类产品则要十分注意防护和防火,而如果是TIS-NM环保三防漆类产品,则安全性高很多,也不会有燃烧的风险。
 
 4、工作完毕后,要及时清洗用过的器皿,整理、檫试工具和设备,并将装有三防漆的容器盖盖严。
 
 5、工作场所应清洁无尘,无粉尘飞扬,并禁止无关人员进入。
 
 6、工具和设备要充分接地,并做好静电防护措施。
 
 7、操作时不要将PCBA重叠放置;PCB板要水平放置。
 
 8、每批次原料在使用前,应做小样固化试验(3—5PCS)。
 
 9、清洁和烘板,除去潮气和水分。须先将欲涂物件表面的灰尘,潮气和油污除净,以便其充分发挥其保护效能。彻底的清洗可确保腐蚀性的残余物被完全清除,并使三防漆很好地粘着在线路板表面。烘板条件:60°C,10-20分钟,在烘箱中取出后趁热涂敷效果更佳。
 
10、刷涂时板尽量平放,刷涂后不应有滴露,刷涂应平整,也不能有裸露的部分,0.1-0.3mm之间为宜。
 
11、在刷涂和喷涂之前,保证稀释的产品充分搅拌,并在刷涂或喷涂之前,放置2小时。使用高品质天然纤维刷,在室温情况下轻轻刷涂浸涂。如使用机械,应测量涂料的粘度(用粘度剂或流量杯),可使用稀释剂调整粘度。
 
12、线路板组件应垂直浸入涂料槽中。连接器不要浸入,除非经过仔细遮盖,线路板应浸入1分钟,直至气泡消失,然后缓慢拿出。线路板表面会形成一层均匀膜层。应让大部分涂料残留物从线路板上流回浸膜机。TFCF有不同的涂覆要求。线路板或元器件浸入速度不宜太快,以免产生过多气泡。
 
13、浸涂结束后再次使用时,若表面有结皮现象,将表皮除去,可继续使用。
 
14、刷涂后平放在支架上,准备固化,需要用加热的方法是涂层加速固化。如果涂层表面不平或含有气泡,在放入高温炉内固化应在室温下多放置些时间以便让溶剂闪蒸出来。
 

二、涂覆PCBA三防漆有哪些技术要求?

 
1、刷三防漆保护须在PCBA组装前经测试、检验合格并彻底清洁干净后进行。
 
2、使用的毛刷要保持清洁,禁止再用于其他作业;毛刷涂漆时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净。
 
3、涂覆层要透明,并且均匀覆盖PCB板和组件,色泽和稠度均匀一致。
 
4、工艺步骤为: 涂刷A面→表干→涂刷B面→室温固化
 
5、喷涂厚度: 喷涂厚度为0.1mm—0.3mm(干膜厚度一般为30-100UM)
 
6、所有涂覆作业应不低于16℃及相对湿度低于75%的条件下进行。PCB作为复合材料会吸潮,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湿气。
 
厚度的测试方法:
 
1、干膜厚度测量工具:a千分尺(IPC-CC-830B);b干膜测厚仪(铁基)
图a千分尺    图b干膜仪
图a千分尺    图b干膜仪
 
2、湿膜测厚:可以通过湿膜测厚仪得出湿膜的厚度,然后通过胶水固含量的占比计算得出干膜的厚度。
湿膜测厚
 
许多电路板在选择性涂敷后进行横截面检查,以确保三防漆的覆盖和厚度达到要求。
 

三、涂覆PCBA三防漆有哪些注意事项?

 
1、三防漆超过保质期,禁止使用。
 
2、存储容器开封后应密闭保存。
 
3、禁止把使用剩余的三防漆倒回原存储容器内,要分开密闭保存。
 
4、长时间(大于12小时)未开启工作间或存储间,应通风15分钟后再进入。
 
5、不慎溅入眼睛应立即翻开上下眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗干净,然后就医处理。
 
 6、刷涂时如感觉不适,应迅速离开作业现场至空气新鲜处,呼吸困难时给予输氧,然后就医处理。
 

四、PCBA哪些元器件不能涂覆三防漆?

 
1、大功率带散热面或散热器组件、功率电阻、功率二极管、水泥电阻。
 
2、拨码开关、可调电阻、蜂鸣器、电池座、保险座(管)、IC座、轻触开关。
 
3、所有类型插座、排针、接线端子及DB头。
 
4、插式或贴式发光二极管、数码管。
 
5、其他由图纸规定的不可使用绝缘漆的部分及器件。
 
6、PCBA板卡的螺丝孔不能刷涂三防漆。
 

五、涂覆PCBA三防漆有分哪几个区域?

1、不能被涂敷的区域:
    
      ①需要电气连接的区域,如金焊盘、金手指、金属通孔、测试孔;
      ②电池及电池固定架;
      ③连接器;
      ④保险丝及外壳;
      ⑤散热装置;
      ⑥跳线;
      ⑦光学装置的镜头;
      ⑧电位计;
      ⑨传感器;
      ⑩没有密封的开关;
      ⑪会被涂层影响性能或操作的其它区域。
 
2、必须涂敷的区域:
     
所有焊点、管脚、元器件导体部分。 
 

三防漆涂覆工艺的常见问题及解决方法

一、三防胶常见工艺问题分析之气泡

常见的气泡类型:
  
1、直径大于300微米的大气泡
 
直径大于300微米的大气泡
 
 2、直径小于300微米的小气泡
 
直径小于300微米的小气泡
 
3、大小气泡同时出现
大小气泡同时出现
 

如何解决气泡?

      
首先需要了解:涂覆线的所有工艺;三防漆的类型;三防胶的黏度和厚度;使用的涂覆设备;固化设备;板子的设计。
 
典型的溶剂型涂覆线:
      
选择性涂覆设备(1m2)+流平挥发传送带(1m2)+4m 红外固化炉(如果是UV胶,UV炉1m)溶剂的挥发/红外固化
 
溶剂随着温度的升高挥发速度加快。
      
以下情况能产生气泡:太多的溶剂留在漆膜中;炉温太高---表层快速结皮;三防胶黏度过高,气泡无法迅速释放;三防胶厚度过厚,气泡无法迅速释放;流平挥发区域排风过大;流平挥发区域排风过小。
 
因此建立正确的炉温曲线非常重要。以下是一个典型的溶剂型三防胶的固化炉温曲线:
典型的溶剂型三防胶的固化炉温曲线
 

怎么办?

      
板子1过正常流程;板子2室温下自干。
表干后比较两块板子,如果气泡出现在:
只有板子1,应该是固化时产生;
板子1和2,应该是涂覆时产生;
只有板子2,从未发现过此种情况。
另外,气泡的位置同样很重要(与板子设计有关)。
 

解决:

 
大气泡=溶剂沸腾
 
优化炉温曲线,降低炉温曲线爬坡坡度;增加固化前流平溶剂挥发量;涂覆时减小胶量,如减少重叠涂覆区域。
 
小气泡=压缩空气式漆罐涂覆方式
      
降低漆罐的气压;降低固化炉温;增加固化前流平溶剂挥发量;更换稀释剂类型。
 
三防胶的气泡
 
三防胶的气泡
 

二、三防胶常见工艺问题分析之裂纹

 
因为膜厚过厚引起的裂纹
 
因为膜厚过厚引起的裂纹
 
因为助焊剂残留造成的裂纹
 
因为助焊剂残留造成的裂纹
 
如何解决裂纹?
     
优化炉温曲线,炉温不能过高;确认涂层已经完全固化,以达到最佳的性能;减小膜厚;清洗板子,尤其是焊点周围。
 

三、三防胶常见工艺问题分析之起皮

元器件上的分层
元器件上的分层
 
阻焊层上的分层
 
阻焊层上的分层
 

阻焊层与三防胶涂层的兼容性

      
阻焊剂的成分里含有添加剂,用来改善表面质量(如美化修饰、增加耐磨性、增加润湿性等等)这些添加剂可能会对三防胶涂层产生兼容性影响。
 
阻焊层修饰
阻焊层修饰
 
明亮的修饰=阻焊层没有被正确处理=表面质量不一致
 
表面能量:达因笔
 
使用方法:
      
把达因笔装满墨水,测试范围32-44达因/cm
 
建议最小能量:38达因/cm,以获得较好的润湿效果和附着力
 
42达因/cm:失败
 
42达因/cm:失败
 
38达因/cm:成功
      
38达因/cm:成功
 
因保护造成的分层
 
 因保护造成的分层
 
      
移除保护时造成分层,漆层附着力较差。
      
建议涂层达到指触干燥时(涂层仍柔软)去除保护。
 
如何消除分层
      
减小膜厚;减小炉温升温速度。
 

四、三防胶常见工艺问题分析之污染

 
污染有两种:离子型和非离子型
 
脱模剂污染:
 
脱模剂污染
 
助焊剂残留:
助焊剂残留
 
指印:
指印
 
因污染造成的缺陷:涂层剥离、涂层溶解或开裂、焊点腐蚀
 
因污染造成的缺陷
 
慢性反润湿
慢性反润湿
 
原因:大面积污染;阻焊层的表面活性剂含硅;粘合剂含硅;清洗槽污染;HASL(热风整平)造成的污染。
 
局部反润湿1
局部反润湿
 
解决:接触板子时戴手套;清洗板子;溶剂型三防胶比水溶性或100%固含量的三防胶更不容易产生反润湿。
 
局部反润湿2
 
局部反润湿2
 
原因:漆膜太薄;稀释剂过多;PCB表面能量过低。
 
解决:清洗板子;使用黏度更高的三防胶。
 
针孔
针孔
原因:有灰尘或其他脏污在板子表面;一般手喷会产生此问题。
 
解决:清洗板子;水性三防胶更容易产生针孔;使用溶剂型三防胶。
 
污染从何而来?
      
板子的制作过程;元器件;装配设备;焊接工艺;操作员的操作;不正确的清洗。
 
怎么办?
      
清洗板子;对于非清洗的板子,建议使用溶剂型的三防胶;对于被污染的板子,水性漆和100%固含量的三防胶会比溶剂型更容易产生缺陷,因为水性漆的表面张力>溶剂型表面张力。

 

五、三防胶常见工艺问题分析之毛细现象

 
毛细现象图片
 
毛细现象
 
毛细现象的原因受以下问题影响:
 
板子设计:小间距管腿连接器;
过于苛刻的涂覆要求;
三防胶黏度过低;
三防胶流量过大;
底材与三防胶的表面张力不合适。
 
怎么办?
 
涂覆区域与连接器距离增加;在连接器周围使用遮蔽胶形成围栏;使用黏度更高的三防胶降低膜厚;清洗板子或者重新设计板子。


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