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一、什么是披覆膠?
披覆膠(Conformal Coating)也稱為三防漆、電子防潮膠、三防膠、絕緣膠、保護(hù)漆等,是一種常常被運(yùn)用在線路板表面,可以起到物理隔離作用,維持電子組件正常工作環(huán)境和使用壽命的一種涂料層。三防一般指防霉、防潮、防鹽霧,但是隨著應(yīng)用場(chǎng)景的多變和對(duì)性能要求的提升,“三防”泛指防潮、防鹽霧、防塵、防震(詞條“防震”由行業(yè)大百科提供)、防腐蝕、絕緣、防老化、延長(zhǎng)使用壽命等多項(xiàng)功能。

圖1. (a) 金屬焊點(diǎn)及器件端子腐蝕(詞條“腐蝕”由行業(yè)大百科提供),(b) 銅導(dǎo)線腐蝕,(c、d)電阻器本體開裂;
市面常見的披覆膠按組成材料分類,一般可分為:丙烯酸樹脂、聚氨酯(詞條“聚氨酯”由行業(yè)大百科提供)以及有機(jī)硅類;
1. 丙烯酸披覆膠是市場(chǎng)上最普遍最通用的披覆膠,配制簡(jiǎn)便,固化速度快,固化時(shí)很少或幾乎不釋放出熱量,對(duì)熱敏器件友好,且固化后不收縮(詞條“收縮”由行業(yè)大百科提供),具有優(yōu)良的防潮性能,具有熒光性,易于檢測(cè),黏度易調(diào)整,一般大眾化的消費(fèi)電子產(chǎn)品可選用;
2. 聚氨酯披覆膠對(duì)濕氣十分敏感,固化快,在天氣變化快、潮濕的地方可選用,介電常數(shù)大,具有優(yōu)良的防潮性、耐溶劑性、抗腐蝕、耐磨損、附著力強(qiáng),但是涂層容易出現(xiàn)氣泡引起線路故障,易粉化、泛黃,維修性也較差;
3. 有機(jī)硅披覆膠因具有獨(dú)特的硅氧主鏈結(jié)構(gòu)和分子間低作用力,其形成的涂層電學(xué)性能優(yōu)良,介質(zhì)損耗因數(shù)和介電常數(shù)比其它類低,耐高低溫性能優(yōu)異、可耐200℃高溫,同時(shí)表面張力低和水汽不易滲透,具有良好的柔韌性能及疏水性能,防撞擊性能好,能很好地釋放外界施加的壓力,因此也被稱作彈塑性有機(jī)硅涂料。此外,有機(jī)硅類披覆膠維修性能好,易于去除和修復(fù),可噴、浸、刷涂,但其熱膨脹系數(shù)較大,易磨損。有機(jī)硅披覆膠常在航天航空、軍工、通訊設(shè)備、高端電子設(shè)備等高科技行業(yè)應(yīng)用。
二、披覆膠的性能要求
為了對(duì)電子組件或印刷線路板組件起到充分的保護(hù)作用,披覆膠應(yīng)具備(包括但不限于)以下性能:
1. 電學(xué)性能優(yōu)良,較小的介質(zhì)損耗因數(shù)和介電常數(shù),較高的體積電阻率和介電擊穿強(qiáng)度(詞條“強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供);
2. 具有良好的防潮、防霉、防鹽霧性能,防止?jié)駳狻Ⅺ}霧等滲透,避免電子元器件或焊點(diǎn)等出現(xiàn)接觸不良或被腐蝕;
3. 與印制電路板和元器件之間有良好的附著力,機(jī)械性能良好,具有一定的柔韌性和耐機(jī)械沖擊性;
4. 良好的施工性(如表干時(shí)間短)和適宜的粘度(適用于涂覆工藝),易于返修;
5. 毒性低,腐蝕性小,阻燃等級(jí)應(yīng)滿足產(chǎn)品的安全要求;
6. 涂覆料成分對(duì)板材(詞條“板材”由行業(yè)大百科提供)不會(huì)造成影響,不會(huì)引起PCB、金屬鍍層、元器件表面的褪色(詞條“褪色”由行業(yè)大百科提供)、變色、起皺、溶蝕。同時(shí),涂覆料不應(yīng)遮蓋或模糊元器件上的鑒別標(biāo)志和色碼。且涂層呈現(xiàn)優(yōu)良的光滑、連續(xù)和均一性,不應(yīng)有起泡、針孔、起皺、龜裂、脫層現(xiàn)象;
7. 隨著綠色生產(chǎn)的開展以及環(huán)保安全意識(shí)的提升,一般溶劑型的披覆膠將逐漸被市場(chǎng)淘汰。低VOC,不釋放對(duì)人體有害物質(zhì)的無(wú)溶劑型披覆膠將得到市場(chǎng)的認(rèn)可,同時(shí)無(wú)溶劑添加能避免溶劑揮發(fā)后造成細(xì)孔狀缺陷。
三、披覆膠的施工工藝
大體上來(lái)所,披覆膠是印刷線路板組件(PCBA)上形成一層0.02~0.2mm絕緣致密的保護(hù)膜,充當(dāng)電子元器件線路板的“保護(hù)衣”,起到物理隔離作用,阻隔濕氣滲透、灰塵污染、鹽霧腐蝕等。由于披覆膠的保護(hù)和使用性能與其涂覆工藝密切相關(guān),涂覆料必需具備良好的工藝適應(yīng)性才能通過(guò)合適的涂覆工藝施加到電子組件表面,形成理想的防護(hù)涂層。下面介紹披覆膠的常見涂覆工藝,如傳統(tǒng)的浸涂、噴涂、刷涂工藝以及自動(dòng)選擇性涂覆等。
1. 浸涂工藝:浸涂工藝是一種傳統(tǒng)的涂覆工藝,它能將三防涂料均勻涂敷在電路板各個(gè)部件上,使漆膜連續(xù)、不間斷。浸涂法一般可以通過(guò)人工操作完成,但為了能夠滿足大批量、自動(dòng)化生產(chǎn)的需求,也可以選擇自動(dòng)浸涂設(shè)備。對(duì)涂料的粘度要求較高,得到的涂層厚度不能控制,涂料容易被污染且浪費(fèi)嚴(yán)重。
2. 噴涂工藝:噴涂工藝使用最廣泛,適用于元器件排列不密集且局部保護(hù)較少的產(chǎn)品。但是因?yàn)閲娡窟^(guò)程中會(huì)形成漆霧,對(duì)職業(yè)健康、環(huán)保安全的要求比較高。

圖2. (a) 浸涂,(b) 刷涂,(c) 噴涂,(d) 自動(dòng)選擇性涂覆工藝;
3. 刷涂工藝:刷涂工藝指利用刷子把三防涂料刷到電子組件上,是最簡(jiǎn)單的涂覆方法。該涂覆工藝投資低,節(jié)省涂敷材料,過(guò)程簡(jiǎn)單,適用性廣,通常用于局部維修,也可用于小批量生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部,以及涂敷質(zhì)量要求不高的場(chǎng)所。但它對(duì)操作者要求較高。
4. 自動(dòng)選擇性涂覆工藝:隨著電路基板不斷向尺寸減小、組裝密度提高的方向發(fā)展,傳統(tǒng)的涂覆方法已無(wú)法滿足涂覆工藝的要求,自動(dòng)選擇性涂覆技術(shù)作為一種新型的涂覆工藝,得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。這種工藝是通過(guò)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化操作,達(dá)到精確定位,在基板的指定區(qū)域上選擇性涂覆液態(tài)涂料。這種工藝適用于組裝密度高、需保護(hù)部位較多、一定批量、涂覆精度要求高的電路基板的保護(hù)性涂覆,其優(yōu)點(diǎn)是得到的涂層均勻性好、涂層厚度可控、噴涂一致性好,同時(shí)可以提高涂料的利用率和工作效率,縮短生產(chǎn)周期,可以保護(hù)操作者及生產(chǎn)環(huán)境。
四、披覆膠的應(yīng)用場(chǎng)景
為了確保重要的電子組件、電子模塊等能適應(yīng)濕熱、霉菌、鹽霧環(huán)境,在高沖擊、易碰撞環(huán)境下能夠正常工作,通常對(duì)印刷線路板組件(PCBA)表面進(jìn)行保護(hù)涂覆,以增強(qiáng)設(shè)備的可靠性。此外,它還可以提高線路板和元器件的耐磨性(詞條“耐磨性”由行業(yè)大百科提供)和耐溶劑性,在改善線路板絕緣性的同時(shí),也有利于消除應(yīng)力,延長(zhǎng)線路板和元器件的使用壽命。
因此,披覆膠主要應(yīng)用在:
1. 需要防水(詞條“防水”由行業(yè)大百科提供)、防潮、防塵、防污等電子產(chǎn)品線路板;
2. 需要在潮濕、鹽霧、沙塵、震動(dòng)等各種復(fù)雜多變的環(huán)境下使用,特別是在面對(duì)酷熱、強(qiáng)降雨、臺(tái)風(fēng)、霧霾等極端天氣時(shí),仍要保持較高的使用穩(wěn)定性的設(shè)施及電子設(shè)備;
3. PCBA的裝配工藝逐漸向密度更高、間距更窄、性能更高、集成程度更高、規(guī)模更輕量化的方向發(fā)展;
具體來(lái)說(shuō),披覆膠可在電力電網(wǎng)、5G通訊建設(shè)、軌道交通等日益完善的基建工程以及在航天航空、國(guó)防軍工、新能源(詞條“新能源”由行業(yè)大百科提供)汽車、醫(yī)療設(shè)備、智能機(jī)器人等高端領(lǐng)域中應(yīng)用,也可以在日常生活中隨處可見的電子設(shè)備、數(shù)碼電子、家用電器、LED(詞條“LED”由行業(yè)大百科提供)工業(yè)等領(lǐng)域廣泛使用。

圖3. (a) 5G基建,(b) 航天航空,(c) 家用電器,(d) 集成線路板