EMS行业三防漆工艺详解

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。

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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。

三防漆用于保护PCBA线路板及其相关设备免受坏境的侵蚀。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。

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传统涂覆:

 

 

1)毛刷涂:有气泡、波浪、毛刷脱毛;

2)排笔涂:太慢、精度无法控制;

3)整件浸泡:太浪费涂料、速度慢; 

4)喷枪喷:要夹具保护、飘洒太多

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涂覆机涂覆:

 

 

1)喷漆量、喷漆位置及面积设定精准,喷漆后无需加人擦板。

2)部分插件元件离板边间距大的,可不用装夹具直接喷漆,节省装板人员。

3)无气体挥发,保证作业环境的清洁。

4)所有基板无需使用夹具盖住碳膜,消除撞件的可能性. 

5)三防漆涂覆厚度均匀一致,大大提高生产效率和产品质量,同时也避免了涂料浪费。

 

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PCBA自动三防漆涂覆机,就是专门针对喷涂三防漆而设计的智能喷涂设备。由于所要喷涂的材料和所应用的喷涂液体不同,涂覆机在设备的构造方面的部件选择也有不同,三防漆涂覆机采用了最新的计算机控制程序,能够实现三轴联动,同时配备了摄像头定位跟踪系统,能够精确的控制喷涂区域。

 

 

三防漆涂覆机又称三防漆涂胶机、三防漆喷胶机、三防漆喷油机,三防漆喷涂机等,是专门对流体进行控制,在PCB表面盖上一层三防漆,如用浸渍、喷涂或旋涂等方法在PCB表面覆盖一层光致抗蚀剂。

OEM电子制造代加工厂专用PCBA三防漆涂覆机机主要用于产品工艺中的胶水、油漆以及其他液体精确喷、涂、点滴到每个产品精确位置,可以用来实现画线、圆型或弧型。 

EMS电子代工PCBA整板三防漆涂覆机,整板涂覆机提供一个清洁、高效的全自动三防喷涂过程。精确控制的喷涂阀门能确保0.05mm厚度的三防涂覆效果均匀一致,较手工喷涂、浸泡、涂刷等方式有了革命性的改进,大大提高生产效率和产品质量

OEM电子代工厂专用选择性三防漆涂覆机,选择涂覆机提供一个清洁、高效的全自动选择定位三防喷涂过程,避免喷涂到所选择的区域外,从而免去覆膜、去膜及修复过程。精确控制的喷涂阀门能确保0.02mm厚度的三防涂覆效果均匀一致。

 

 

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三防漆根据每个地区和每个厂家使用的要求和侧重面有多种叫法,如三防胶、防潮胶、绝缘胶、防潮漆、保护漆、防护漆、披覆胶、涂覆胶、防水胶、防潮油、三防油、三防剂、保护剂、防潮剂、保形涂料、敷型涂料、共形覆膜、共性涂覆,英文名Conformal Coating。

三防漆的种类:

 

三防漆从固化方式上分室温固化、热固化和光固化等,三防漆从化学成分上主要可分为丙烯酸树脂( AcrylicType A) 、环氧树脂( EpoxyType E) 、有机硅( SiliconeType S) 、聚氨酯树脂( UrethaneTypeU) 和聚对二甲苯( ParyleneType XY) 五大类等

 

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。

1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,工作前不要引用酒精性饮料。
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,如果是含笨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糟中。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

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)

 

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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。

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3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、不慎溅入眼镜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。

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4PCBA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。

5涂覆PCBA三防漆有分哪几个区域?

 

1、不能被涂敷的区域:

a.       需要电气连接的区域,如金焊盘、金手指、金属通孔、测试孔;

b.       电池及电池固定架;

c.       连接器;

d.       保险丝及外壳;

e.       散热装置;

f.       跳线;

g.       光学装置的镜头;

h.       电位计;

i.       传感器;

j.       没有密封的开关;

k.       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。

 

全自动在线式涂覆检测AOI:

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涂覆检测aoi设备多个LED型扫描仪

通过在扫描仪镜头系统中安装专用镜头,可以产生无视差和无畸变的图像。

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检测范围大:650*600mm

检测速度快,高分辨率,高精度

独立轨道,自主控制(可直通可反转)

支持通信,兼窖NG Buffer,减少人员配置

 

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结合各种胶水的检测任务溢出或拉丝,开裂, 缩胶,橘皮状表面缺陷,气泡,针孔,泡沫,胶厚度,波浪,散点,涂胶面积。

可检测所有带荧光粉的自色UV胶

传统人工外观检测

 

外观检测一般按照客户项目产品参数和IPC-CC-830B的要求来检测,通过荧光灯的照射,三防漆表面的细节很容易被检测出来,现在大多客户都是用人工的方式检测,当然也可以导入自动光学检测系统AOI,可以大大提高效率。下图是人工使用UV紫外荧光灯照射后的效果图。

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三防漆涂覆工艺的常见问题及解决

 

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

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2. 直径小于300微米的小气泡

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3. 大小气泡同时出现

 

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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,UV1m溶剂的挥发/红外固化

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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

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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12,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)。

 

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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。

三防胶常见工艺问题分析之裂纹

因为膜厚过厚引起的裂纹

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因为助焊剂残留造成的裂纹

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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。

三防胶常见工艺问题分析之起皮

元器件上的分层

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阻焊层上的分层

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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

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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

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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

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42达因/cm:失败

 

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38达因/cm:成功

 

因保护造成的分层

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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

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:

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助焊剂残留:

 

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指印:

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因污染造成的缺陷:涂层剥离、涂层溶解或开裂、焊点腐蚀

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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

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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

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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

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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。

三防胶常见工艺问题分析之毛细现象

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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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2020年5月29日 14:59
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