隨著PCBA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(duì)PCBA的影響作用也越來越大，因此我們對(duì)電子產(chǎn)品PCBA的可靠性提出了更高的要求。
圖1 PCBA元器件由大變小，由稀疏到密集的變化趨勢(shì)
一、環(huán)境因素及其影響
圖2 常見的環(huán)境因素如濕度、粉塵、鹽霧、霉菌等會(huì)引起的PCBA各種失效問題產(chǎn)生
濕度
處于外界環(huán)境中的電子PCB組件，幾乎都存在被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，其中水是腐蝕最主要的介質(zhì)，水分子很小，足以能穿透某些高分子材料的網(wǎng)狀分子間隙而進(jìn)入內(nèi)部或通過涂層的針孔而達(dá)到底層金屬產(chǎn)生腐蝕。當(dāng)大氣達(dá)到一定濕度即可引起PCB電化學(xué)遷移、漏電電流和高頻電路中的信號(hào)失真等現(xiàn)象發(fā)生。
圖3 蒸汽/濕度+離子污染物（鹽類，助焊劑活性劑）=可導(dǎo)電的電解質(zhì)+應(yīng)力電壓=電化學(xué)遷移
1. 當(dāng)大氣中RH達(dá)到80%時(shí)，會(huì)有5~20個(gè)分子厚的水膜，各種分子都可自由活動(dòng)，當(dāng)有碳元素存在，可能產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)；
2. 當(dāng)RH達(dá)到60%時(shí)，設(shè)備表面層會(huì)形成2~4個(gè)水分子厚的水膜，當(dāng)有污染物溶入時(shí)，會(huì)有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生；
3. 當(dāng)大氣中RH＜20%時(shí)，幾乎所有腐蝕現(xiàn)象都停止；
因此，防潮是保護(hù)產(chǎn)品的重要一環(huán)。
對(duì)電子設(shè)備而言，潮濕是以三種形式存在：雨水，冷凝和水汽。水是電解質(zhì)，能溶解大量的腐蝕性離子對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕。當(dāng)設(shè)備的某一處的溫度低于“露點(diǎn)”（溫度）時(shí)，該處表面：結(jié)構(gòu)件或PCBA會(huì)有凝露產(chǎn)生。
粉塵
大氣中存在粉塵，粉塵吸附離子污染物沉降于電子設(shè)備的內(nèi)部而造成故障。這是野外電子設(shè)備失效的共同之處。
粉塵分為兩種：粗粉塵是直徑在2.5~15微米的不規(guī)則顆粒，一般不會(huì)引起故障，電弧等問題，但影響連接器的接觸；細(xì)粉塵是直徑小于2.5微米的不規(guī)則顆粒，細(xì)塵落在PCBA（單板）上有一定的附著力，須通過防靜電刷才可除去。
粉塵的危害：a.由于粉塵沉降在PCBA表面，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，故障率增加；b.粉塵+濕熱+鹽霧對(duì)PCBA損害最大，沿海、沙漠（鹽堿地）、淮河以南霉雨季節(jié)化工、礦區(qū)附近地區(qū)，電子設(shè)備故障最多。
因此，防塵是保護(hù)產(chǎn)品的重要一環(huán)。
鹽霧
鹽霧的形成：鹽霧是海浪、潮汐及大氣環(huán)流（季風(fēng)）氣壓、日照等自然因素造成，會(huì)隨風(fēng)飄落至內(nèi)陸，其濃度隨離海岸距離而遞減，通常離海岸1Km處為岸邊的1%（但臺(tái)風(fēng)期會(huì)吹向更遠(yuǎn)）。
鹽霧的危害性：a.使金屬結(jié)構(gòu)件鍍層破壞；b.加速電化學(xué)腐蝕速度導(dǎo)致金屬導(dǎo)線斷裂、元器件失效。
類似的腐蝕源：a.手汗中有鹽、尿素、乳酸等化學(xué)物質(zhì)，對(duì)電子設(shè)備回產(chǎn)生與鹽霧同樣的腐蝕作用，因此在裝配或使用過程中應(yīng)戴手套，不可裸手觸摸鍍層；b.焊劑中有鹵素及酸性物，應(yīng)進(jìn)行清洗，并控制其殘留濃度。
因此，防鹽霧是保護(hù)產(chǎn)品的重要一環(huán)。
霉菌
霉菌，是絲狀真菌的俗稱，意即"發(fā)霉的真菌"，它們往往能形成分枝繁茂的菌絲體，但又不象蘑菇那樣產(chǎn)生大型的子實(shí)體。在潮濕溫暖的地方，很多物品上長(zhǎng)出一些肉眼可見的絨毛狀、絮狀或蛛網(wǎng)狀的菌落，那就是霉菌。
圖4 PCB發(fā)霉現(xiàn)象
霉菌的危害：a.霉菌吞噬和繁殖使有機(jī)材料絕緣性下降，損壞而失效；b.霉菌的代謝產(chǎn)物是有機(jī)酸，影響絕緣性及抗電強(qiáng)度而產(chǎn)生電弧。
因此，防霉菌是保護(hù)產(chǎn)品的重要一環(huán)。
綜合以上幾方面來考慮，產(chǎn)品的可靠性要有更好地保證，必須將其與外界環(huán)境盡可能低隔離開來，因此引入了敷形涂覆工藝。
圖5 經(jīng)過涂覆工藝后的PCB，在紫光燈下的拍攝效果，原來coating也可以這么美！
三防漆涂覆是指在PCB表面涂一層薄薄的的絕緣保護(hù)層，它是目前最常用的焊后表面涂覆方式，有時(shí)又稱為表面涂覆、敷形涂覆（英文名稱coating，conformal coating）。它將敏感的電子元器件與惡劣的環(huán)境隔離開來，可大大改善電子產(chǎn)品的安全性和可靠性并延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。三防漆涂覆可保護(hù)電路/元器件免受諸如潮濕、污染物、腐蝕、應(yīng)力、沖擊、機(jī)械震動(dòng)與熱循環(huán)等環(huán)境因素的影響，同時(shí)還可改善產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度及絕緣特性。
圖6 經(jīng)過涂覆工藝后的PCB，在表面形成透明的保護(hù)膜，能有效防止水珠和潮氣侵入，避免漏電和短路。
二、涂覆工藝的要點(diǎn)
根據(jù)IPC-A-610E(電子組裝檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn))的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
區(qū)域
圖7 復(fù)雜的PCB板
1.不能被涂敷的區(qū)域：
a. 需要電氣連接的區(qū)域，如金焊盤、金手指、金屬通孔、測(cè)試孔；
b. 電池及電池固定架；
c. 連接器；
d. 保險(xiǎn)絲及外殼；
e. 散熱裝置；
f. 跳線；
g. 光學(xué)裝置的鏡頭；
h. 電位計(jì)；
i. 傳感器；
j. 沒有密封的開關(guān)；
k. 會(huì)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(diǎn)、管腳、元器件導(dǎo)體部分。
3.可涂可不涂的區(qū)域
厚度
厚度要在印制電路組件平坦、不受妨礙、固化的表面上測(cè)量，或與組件一起經(jīng)歷制程的附連板上測(cè)量。附連板可以是與印制板相同的材料也可以是其他無孔材料，例如金屬或玻璃。濕膜測(cè)厚也可以作為涂覆層測(cè)厚的一種可選方法，只要有文件注明干濕膜厚度的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
表一：各類型涂覆材料厚度范圍標(biāo)準(zhǔn)
厚度的測(cè)試方法：
1.干膜厚度測(cè)量工具：a千分尺(IPC-CC-830B)；b干膜測(cè)厚儀(鐵基)
圖8 千分尺 --- 干膜儀
2.濕膜測(cè)厚：可以通過濕膜測(cè)厚儀得出濕膜的厚度，然后通過膠水固含量的占比計(jì)算得出
干膜的厚度
圖9 通過濕膜測(cè)厚儀得出濕膜的厚度，然后計(jì)算干膜厚度
邊緣解析度
定義：通常情況下，噴霧閥噴涂出來的線條邊緣不會(huì)是很直的，總會(huì)存在一定的毛刺。我們把毛刺的寬度定義為邊緣解析度。如下圖示，d的大小即為邊緣解析度的值。
注：邊緣解析度肯定是越小越好，但是不同客戶的要求是不一樣的，因此具體涂敷邊緣解析度只要滿足客戶要求即可。
圖10 邊緣解析度對(duì)比
均勻度
膠水應(yīng)該像一張厚度一致且光滑通透的膜覆蓋在產(chǎn)品上，強(qiáng)調(diào)的是膠水覆蓋在產(chǎn)品上面各區(qū)域的均勻性，那么，必然是厚度一致的，不存在工藝問題：裂紋、分層、桔紋、污染、毛細(xì)現(xiàn)象、氣泡。
圖11 軸心自控AC系列自動(dòng)涂覆機(jī)涂覆效果，均勻度非常一致
三、涂覆工藝的實(shí)現(xiàn)方式
涂覆工藝過程
1.準(zhǔn)備
a. 準(zhǔn)備產(chǎn)品及膠水及其他必要的物品；
b. 確定局部保護(hù)的部位；
c. 確定關(guān)鍵工藝細(xì)節(jié)
2.清洗
a. 應(yīng)在焊接之后最短的時(shí)間內(nèi)清洗，防止焊垢難以清洗；
b. 確定主要污染物是極性，還是非極性物，以便選擇合適的清洗劑；
c. 如采用醇類清洗劑，須注意安全事項(xiàng):必須有良好的通風(fēng)及洗后涼干的工藝細(xì)則，防止殘留的溶劑揮發(fā)引起在烘箱內(nèi)爆炸；
d. 水清洗，用偏堿性的清洗液（乳化液）沖洗焊劑，再用純水沖洗將清洗液洗凈，達(dá)到清洗標(biāo)準(zhǔn)；
3.遮蔽保護(hù)(若未采用選擇性涂覆設(shè)備)，即掩膜；
a. 應(yīng)選擇不干膠膜不會(huì)轉(zhuǎn)移的紙膠帶；
b. 應(yīng)選用防靜電紙膠帶用于IC的保護(hù)；
c. 按圖紙要求對(duì)某些器件進(jìn)行遮蔽保護(hù)；
4.除濕
a. 經(jīng)清洗，遮蔽保護(hù)的PCBA（組件）在涂敷之前必須進(jìn)行預(yù)烘除濕；
b. 根據(jù)PCBA（組件）所能允許的溫度確定預(yù)烘的溫度/時(shí)間；
表二：PCBA（組件）所能允許的溫度確定預(yù)烘的溫度/時(shí)間對(duì)照表
5.涂覆
敷形涂覆的工藝方法取決于PCBA防護(hù)要求、現(xiàn)有的工藝裝備及已有的技術(shù)儲(chǔ)備，通常有如下方式實(shí)現(xiàn)：
a.手工刷涂
圖12 手工涂刷方式
1.刷涂是適用范圍最廣泛工藝，適用于小批量生產(chǎn)，PCBA結(jié)構(gòu)復(fù)雜而稠密、需遮蔽保護(hù)要求苛刻的產(chǎn)品。由2.于刷涂可以隨意控制涂層，使不允許涂漆的部位不會(huì)受到污染；
3.刷涂所消耗的材料最少，適用于價(jià)格較高的雙組份涂料；
4.刷涂工藝對(duì)操作者要求較高，施工前要仔細(xì)消化圖紙及對(duì)涂覆的要求，能識(shí)別PCBA元器件的名稱，對(duì)不允許涂覆的部位應(yīng)貼有醒目的標(biāo)示；
5.操作者在任何時(shí)候，不允許用手觸摸印制插件以避免污染；
b.手工浸涂
圖13 手工浸涂方式
浸涂工藝可以得到最好的涂覆效果，可在PCBA任何部位涂有一層均勻、連續(xù)的涂層。浸涂工藝不適用于組件中有可調(diào)電容、微調(diào)磁芯、電位器、杯形磁芯及某些密封性不好的器件的PCBA。
浸涂工藝的關(guān)鍵參數(shù)：
1.調(diào)整合適的粘度；
2.控制提起PCBA的速度，以防止產(chǎn)生氣泡。通常是每秒鐘不要超過1米的提速；
c. 噴涂
噴涂是使用最廣、易于為人們接受的工藝方法，分為如下兩類：
1.手動(dòng)噴涂
圖14 手動(dòng)噴涂方式
適合于工件比較復(fù)雜，難以靠自動(dòng)化設(shè)備大批量生產(chǎn)的情況，也適合產(chǎn)品線品種多但量少的情況，可以噴涂到比較特殊的位置。
手動(dòng)噴涂需注意事項(xiàng)是：漆霧會(huì)污染某些器件，如PCB插件，IC插座，某些敏感的觸點(diǎn)及一些接地部位，這些部位需注意遮蔽保護(hù)的可靠性。另一點(diǎn)是操作者在任何時(shí)候不要用手觸摸印制插頭，以防沾污插頭觸點(diǎn)表面。
2.自動(dòng)噴涂
通常是指采用選擇性涂覆設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化噴涂。適合大批量生產(chǎn)，一致性好，精度高，環(huán)境污染小。隨著產(chǎn)業(yè)的升級(jí)、人工成本的提高以及環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)格，自動(dòng)噴涂噴涂設(shè)備正在逐漸地替代其它涂覆方式。
圖15 全自動(dòng)噴涂方式
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