三防漆對SVG功率模塊的使用研究

上海至堅新能源開發有限公司 那順德力根 墾利神舟新能源有限公司 張玉良 王大利 曹暉浩

北京國網信通埃森哲信息技術有限公司 陳玉杰

光伏發電是綠色能源新的重要攻關點，2/3以上的我國國土面積平均年日照數達到2000h以上，來源于太陽能的光伏發電體現出巨大發展潛力。同時，光伏制造成本、技術及規模化方面在全球也具備突出的實力，可有效對能源保障提供支持，也可以在外循環中發揮重要作用。但光伏發電無功潮流、電壓波動等許多新問題嚴重影響到了電網運行的穩定性。

SVG具有快速動態調節無功的功能。通過控制交流側電流，迅速吸收或者發出所需的無功功率，調節電壓幅值相位，進行跟蹤補償。常用于電力系統中，保障穩定、高效、優質運行。傳統SVG設備采用風冷的方式進行散熱冷卻，而遇到高粉塵、空濕度現場，出現連接銅排氧化、設備腐蝕及凝露等現象，影響設備性能。其原因是因為大量粉塵、空氣鹽霧、水氣被帶入風機設備內部。因此，有效解決SVG設備凝露、腐鹽霧等問題對SVG穩定運行具有十分重要的工程意義和經濟價值。

環境對于SVG功率模塊電路板件具有一定的腐蝕作用，為將電路與惡劣的環境隔離開來，保護電路免遭環境侵蝕，造成電路失效、漏電等故障，延長電子產品的使用壽命，特研發一種涂覆于線路板表面的特殊涂層，使其防霉、防潮、防鹽霧，并通過研究涂敷方式，得到5～12mm的均勻涂層，且使材料轉移效率達到99%左右。

1 理論分析

三防漆由一種或多種樹脂溶解在溶劑中的一種溶液或乳液，可包含干燥劑、催化劑、活性稀釋劑等其他組分。三防漆的產生背景是因為溶劑和副產物在干燥/固化過程中被釋放，這些釋放物質即活性組分，通過化學反應（如聚合或交聯）形成固化物。固化的形成過程主要有兩種分支：一種是室溫或高溫固化，另一種是UV光固化。W類型（水基型）、S類型（有機溶劑基類）和E類（乳液類）構成了溶劑類型，而樹脂類主要包含七個類別。樹脂類特性分類見表1。

表1 三防漆特性一覽表

2 實驗方案

2.1 實驗內容

基于SVG設備的散熱方式應用，研究在線路板組件表面涂覆三防漆對線路板防護效果，充分發揮三防漆防護作用，將印制保護電路與惡劣的環境隔離開來，使其避免遭受惡劣環境的影響，造成電路失效、漏電等故障，延長它們的使用壽命，確保其安全性和可靠性[1]。實驗內容主要如下：

研究不同三防漆類型下，手工刷涂或噴涂、自動噴涂工藝對SVG線路板組件涂漆效果，固化后依據涂覆材料常做的評估項目及方法進行評估、驗證。

證明三防漆的返修性，固化后的三防漆驗證其是否易去除，采用物理方法（如烙鐵燙）、機械方法或化學方法進行驗證，觀察是否可以剝離PCB表面，同時不能損傷器件[2]。

壓力測試。首次將未涂覆的線路板組件帶電工作一段時間，通過示范點取值，設為溫度基礎數據。再將同一板卡涂覆三防漆后，進行等時間、等位置、等方法的測試。通過升溫和降溫的對比，測試驗證三防漆對產品散熱的影響[3]。

對比分析，得出結論。

2.2 技術方案

2.2.1 實施板卡涂膠操作流程

實施板卡涂膠操作流程：清洗—遮蔽保護—預烘除濕—配漆—涂覆—檢查—固化。

清洗：該工序主要目的是起到增強三防漆與電路板表面結合力的作用。導致結合不緊密的主要原因是由于在負效用過程中會產生兩類物質。主要是助焊劑殘留物，殘留物產生的過程主要是電路板焊接中產生的。另外在電路板運行、拆卸周轉過程中，也會產生灰塵等其它污染物，去除這些物質是確保電路板后期正常運行的重要保障。清洗后應對電路板進行烘干，否則將影響三防漆噴涂質量[4]。

遮蔽保護：該工序主要是要在涂敷前，遴選出不需要進行涂敷的原件或部位。通過選用一些符合防靜電要求的、同時易于去除、無殘留的遮蔽材料對相關部位進行遮擋。通過主要選擇的區域包括連接器插接端面、部分有散熱要求的器件、安裝孔等。

預烘除濕：圍繞保障三防漆涂覆質量，確保取得預期效果，進行適當的預處理也是必要的步驟。電路板由于前置處理環節會產生一些潮氣、濕氣等副產物，這些副產物會影響后期線路板的有效性和可靠性。而長時間預先烘干，可以除去上述提到的潮氣濕氣，也是一般性電子產品處理的一般方式。

配漆：按照之前的三防漆分類，需要使用不同的配漆方法，具體操作時可以根據漆料附帶的使用說明書進行具體操作。

涂覆：涂覆過程需要采用較高的工藝操作準則，具體要根據涂覆方式的不同，選擇涂覆次數、每次之間的時間控制。之所以需要對涂敷做出工藝的規范，是因為涂敷過程對于后續過程產生重要的影響，特別是要預防固化現象的產生。固化是由于噴涂過厚，造成涂層下部的溶劑不能完全揮發，出現了漆層的固化情況。而這種固化現象最直接的影響是阻礙了漆層中的溶劑正常揮發，而不能正常揮發的漆層就會產生一些氣泡，這對于后續的可靠性會帶來比較大的影響。兩次噴漆之間留有一定時間，讓第一次噴涂的漆層中的溶劑大部分揮發后，再進行第二次噴漆，能夠有效地減少漆層固化過程中的起泡現象[5]。

檢查：應對目視或儀器測量方式，對相關涂敷表面進行點檢。按照質量控制方法論，如果可以進行返工的缺陷要及時進行處理，對于失效品則應及時進行報廢或相關處置。

固化：固化是處理的最后一個步驟，通過應用相關外部設備，通過盡可能短的時間對表面進行干燥處理。較高級的工況可采用紫外線設備。具體操作細節按照有關說明書進行。

2.2.2 注意事項

第一，涂膠前作業步驟（按照圖示1～2操作步驟將模塊拆除）。

第二，監控板除灰清潔后，涂覆區域如圖2，其中三塊黃色加粗標志區域為重點涂覆區，所有針腳必須覆蓋，不允許出現氣泡、漏涂現象；藍色標志區域為測試點和插針接口，不需要涂覆，注意避開。

圖1 涂膠前作業步驟圖示

圖2 監控板涂覆

第三，對于耐溫元器件，可先在室溫固化后，再在50～100℃潮濕烘箱中處理4～8小時，凈化低分子物，實現膠體充分固化，以保證膠體的性能得到有效的呈現。

第四，灌封時應合理控制一次堆積厚度。可采用分層澆灌逐步硫化的方法，對≥3mm的膠液堆積厚度進行固化時，完全固化時間越長與厚度成正比例關系。本RTV硅橡膠在使用后應將膠管蓋緊，可保存再次使用。

3 實驗結果及分析

涂覆材料的質量可靠性評估：評估階段，將IPC-CC-830B《印制線路組件用電氣絕緣化合物的鑒定及性能》、GB/T 1981-2009《電氣絕緣用漆》作為依據的標準化文件，本次實驗綜合考慮以上兩項標準，制定如下涂覆材料評估表（表2）。

表2 質量可靠性評估

綜上，通過大量的膠液涂覆實驗對光伏電站SVG功率模塊電路板件打膠效果進行性能測試，光伏電站SVG功率模塊電路板件打膠實驗結果證明，打膠效果主要受到噴涂工藝、涂膠類型和所處環境的影響，并且可以通過調節這幾種因素的相互關系改變電路板上涂覆層防護質量。獨創的涂膠工藝，三防漆涂敷厚度達2mm，可將板卡完全覆蓋，有效避免潮濕、灰塵等惡劣環境對產品可靠性的影響。可以延長板卡使用壽命，節省成本投入，安全性能高，不會因為板卡故障，造成調度兩個細則考核，降低或者是減少運行生產成本。