電子元器件表面化學(xué)防護(hù)效果的測(cè)定研究

黃萃豪，黃萃名，鄭玉文

（中航工業(yè)西安航空計(jì)算技術(shù)研究所，西安 710068）

電子模塊對(duì)于抵抗各類(lèi)惡劣環(huán)境的要求日益增高，因此，建立高性能的表面防護(hù)技術(shù)是非常必要的。同時(shí)涂層的厚度也對(duì)防護(hù)性能起著重要的影響。涂層太薄起不到防護(hù)作用，涂層太厚，影響電子元器件性能，所以涂層必須控制在100 μm以下。文中研究并優(yōu)化了工藝條件，通過(guò)對(duì)丙烯酸和稀釋劑二甲苯的配比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到了良好的涂層。同時(shí)，對(duì)影響涂層效果的各種因素進(jìn)行了分析研究［1-14］。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

采用SC-300選擇性涂覆設(shè)備，開(kāi)啟設(shè)備及控制電腦，啟動(dòng)ECXP軟件，在操作界面下，進(jìn)入編輯界面。編輯電路板長(zhǎng)寬尺寸，設(shè)定安全的涂覆高度和涂覆速度，進(jìn)入生產(chǎn)界面進(jìn)行生產(chǎn)。

1.2 試劑

實(shí)驗(yàn)試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)中使用的水為二次蒸餾水。儲(chǔ)備液為丙烯酸清漆，分析液用稀釋劑稀釋得到。丙烯酸的性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.3 樣品準(zhǔn)備

丙烯酸清漆：稀釋劑（丙烯酸清漆粘度配比）為1：0.2，1：0.3，1：0.4，1：0.5，1：0.6，1：0.8，1：1。

1.4 涂覆工藝參數(shù)

經(jīng)調(diào)試，選擇性涂覆設(shè)備SC-300工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 丙烯酸性能指標(biāo)Table 1 Acrylic performance index

表2 選擇性涂覆設(shè)備SC-300工藝參數(shù)Table 2 Selective coating equipment of SC-300 parameters

2 結(jié)果與討論

2.1 噴涂壓力對(duì)涂層厚度的影響

設(shè)定噴涂壓力從34.5～345 Pa進(jìn)行試驗(yàn)。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)涂層厚度和噴涂壓力成正比。綜合考慮噴涂效果，選用壓力172 Pa.

2.2 涂覆高度對(duì)涂層厚度的影響

涂覆高度從20～40 mm進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)涂覆高度和涂層厚度成正比。綜合考慮涂覆效果，選用涂覆高度為30 mm。

2.3 噴涂速度對(duì)涂層厚度的影響

對(duì)噴涂速度進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)噴涂速度和涂層厚度成反比。因此選擇50～100 mm/s作為最佳的涂覆速度。

2.4 粘度配比對(duì)涂層效果的影響

對(duì)丙烯酸清漆粘度配比進(jìn)行試驗(yàn)。丙烯酸清漆和稀釋劑的混合比例為1∶0.2，1∶0.3，1∶0.4，1∶0.5，1∶0.6，1∶0.8，1∶1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表3。丙烯酸清漆粘度配比1∶1或超過(guò)1∶1均達(dá)到了良好的涂層效果，考慮到降低有毒稀釋劑的消耗量，選擇粘度配比為 1：1。

表3 丙烯酸清漆粘度（配比）對(duì)涂層效果的影響Table 3 Acrylic varnish viscosity（ratio）influence on the coating effect

2.5 噴頭模式

針對(duì)采用的膠水特性選擇合理的噴頭模式，對(duì)3種噴涂模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，柱狀噴涂模式取得了良好的涂層效果。

2.6 測(cè)量

按照上述最佳實(shí)驗(yàn)條件，一次噴涂的涂層厚度可控制在（25±10）μm的范圍內(nèi)，二次噴涂的涂層厚度可控制在（50±20）μm的范圍內(nèi)，達(dá)到了最佳涂層效果，有毒稀釋劑的消耗量最低。

2.7 實(shí)驗(yàn)中問(wèn)題的處理方法

1）涂層中有氣泡。如果涂層中有很多的氣泡且氣泡大小均勻。在室溫下，氣泡將部分消失。出現(xiàn)這種問(wèn)題可能是涂料量不足，導(dǎo)致空氣進(jìn)入薄涂層。它可以用下面的方法來(lái)解決：提高涂料的壓力，減少涂層厚度。如果氣泡和針孔的直徑太大，或只有部分地方有氣泡和針孔，應(yīng)該考慮印制板不潔凈，管道或涂料有雜質(zhì)。出現(xiàn)氣泡的另一個(gè)可能性是：當(dāng)涂層涂覆寬度太窄（小于5 mm），涂層一層疊著一層，會(huì)將氣體帶入前一層，導(dǎo)致在涂層表面產(chǎn)生氣泡，這種情況可以通過(guò)增加涂層涂覆的寬度和提高噴涂速度來(lái)解決［15］。

2）涂層不均勻。當(dāng)涂層不均勻，厚度變化大，可考慮以下2個(gè)方面的原因：噴涂后每個(gè)局部平整度較好，其原因可能是印制板本身的粗糙，或設(shè)備上的污垢導(dǎo)致印制板不水平，或設(shè)備本身不是水平；噴涂后，整體不均勻。除了上述的原因外，還有一個(gè)原因是涂料太少。在這種情況下，應(yīng)增強(qiáng)噴涂壓力或降低速度或減少涂層涂覆寬度來(lái)解決。

3 結(jié)語(yǔ)

化學(xué)防護(hù)結(jié)合選擇性涂覆技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)包括工藝簡(jiǎn)單、高效，試劑消耗少，涂覆的靈敏度高。防護(hù)性能令人滿(mǎn)意，，不僅適用于精密涂覆也適用于大規(guī)模生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ MEDGYES B K，RIPKA G.Qualifying Methods of Conformal Coating Used on Assembled Printed Circuit Board［J］.ISSE 2007，30:429－433.

［2］ SUPPA M Conformal Coatings and Their Increasing Importance for a Safe Operation of Electronic Assemblies［J］.Circuit World 2007，33:60－67.

［3］ HUNTIL C，MENSAH A.Determing Conformal Coating Protection［J］.Soldering&Surface Mount Tecnology，2006，18:38－47.

［4］ KOKKO K，HARJUNPAA H.Effects of Conformal Coating on Anisotropically Conductive Adhesive Joints;A medical perspective［J］.Soldering&Surface Mount Tecnology.2009，21（4）:4－11.

［5］ ZOU L，HUNT C.A New Conformal Coating Adhesion Test for Electronic Assemblies［J］.Soldering&Surface Mount Tecnology，2012，24（1）:12－21.

［6］ CHRISTOPHER H，ANGELA M，ANTHONY B.Determining Conformal Coating Protection［J］.Soldering&Surface Mount Tecnology，2006，18（4）:38－47.

［7］ KOKKO K，HARJUNPAA H， PEKKA H.Composite Coating Structure in an Implantable Electronic Device［J］.Soldering&Surface Mount Tecnology，2009，21（3）:24－29.

［8］ KOKKO K，HARJUNPAA H，ACF joined flip chip components with conformal coating［C］.EMPC，2009.

［9］ HILDRETH O，WONG C P.Improved Method to Evaluate the Adhesion Properties of Thin Film Conformal Coatings［C］.IEEE 59th Electronic Components and Technology Conference，2009.

［10］ LICARI J.Coating Materials for Electronic Applications:Polymers，Processes，Reliability，Testing［C］.William Andrew Publishing，New York，Chapter 2，2003：65－278.

［11］ KEVIN J.Selective Spray Coating System ［J］.Micro，2005，23:22－25.

［12］ 侯彬.軍事電子設(shè)備的三防設(shè)計(jì)［J］.裝備環(huán)境工程，2009，6（5）:18－22.HOU Bin.Three Proof Design of Military Electronic Equipment［J］.Equipment Environmental Engineering.2009，6（5）:18－22.

［13］ 范民，周廣宴.軍用電子設(shè)備三防技術(shù)研究［J］.裝備環(huán)境工程，2009，4（6）:30－33.FAN Min，ZHOU Guang-yan.Study on The Protection Technology for Military Electronic Equipment［J］.Equipment Environmental Engineering，2009，4（6）:30－33.

［14］ 黃萍，張靜.印制板組件三防涂覆研究［J］.電子工藝技術(shù)，2007，23（6）:56－58.HUANG Ping，ZHANG Jing，Study on Coating of Printed Circuit Board Assembly［J］.Electronic Technology，2007，23（6）:56－58.

［15］ 田芳.防護(hù)技術(shù)與儀器［J］.電子工藝技術(shù)，2006，27:108－110.TIAN Fang，Protection Technology and Instrument［J］.Electronic Technology，2006，27:108－110.