论文部分内容阅读
在科学技术飞速发展的今天,许多电子产品或装备需要在高温、震动、潮湿、盐雾、沙尘等各种恶劣的环境中工作,这些苛刻的工作环境会导致电子组件及其产品各项性能下降和使用寿命缩短。因此,为了保证电子产品在严苛环境下的工作稳定性并延长其使用寿命,需要在核心零部件——印制线路板及其元器件表面涂覆一层以聚合物或树脂为主成分的三防涂料,这称为印制线路板组件(PCBA)的三防涂覆,也叫做敷形涂覆。涂层可将电子元器件和电路板基板与恶劣的外界环境隔离开来,从而显著提高电子产品的工作可靠性并延长使用寿命。但是市场上销售的三防涂料种类繁多且良莠不齐,如何选择一款性能优异、防护效果良好并适应于自身产品制造工艺及使用环境的三防涂料,成为众多电子产品制造企业急需解决的技术问题之一。目前,行业内对于PCBA用三防涂料的质量评估已有通用的标准方法,但是现有方法只能评估三防涂料最基本的质量是否合格,而缺少对兼容性、特殊环境适应性等关键性项目的评估,不能帮助使用方优选出适合自己产品特点、安全可靠的三防涂料。本论文根据电子组件及产品实际应用的环境和工况要求,首先设计并建立合理的PCBA用三防涂料评估体系,然后选取六款不同类型的三防涂料运用评估体系对其进行研究,按照质量优劣进行排名,选取不同排名的涂料进行应用验证,最终证实评估体系科学有效。本论文的主要研究内容和结果包括以下三个方面:(1)依据电子产品的性能特点及行业内对PCBA用三防涂料的应用要求,选取三防涂料的关键性能指标建立完整全面的评估体系。评估体系包括涂料自身性能和交叉兼容性评估两部分,采用打分制,体系中各项目参数设置不同的权重分数,设置依据为不同评估项目对电子产品可靠性影响程度的大小不同。体系中所有项目总分为200分,其中涂料自身性能评估权重为100分,共包括六大方面:(1)理化性能8分(荧光性-2分,酸值-3分,非挥发物含量-3分);(2)电学性能12分(电气强度-3分,体积电阻率-3分,潮湿环境下绝缘电阻-6分);(3)安全性能24分(闪点-5分,毒性测试-5分,Ro HS六项-5分,易燃性-6分,卤素含量-3分);(4)漆膜质量可靠性17分(热冲击-3分,耐温性-3分,柔韧性-2分,附着力-6分,吸水率-3分);(5)三防性能31分(耐液体性-5分,温度及湿度老化-6分,防霉菌性-6分,盐雾试验-6分,硫化试验-8分);(6)工艺适应性8分(固化膜表干时间-2分,固化膜加热表干时间-2分,可维修性-4分)。交叉兼容性作为体系中相对独立的一部分,其权重为100分,主要从外观和绝缘电阻阻值两方面综合进行评估,技术要求细分为六个等级,可靠性等级最高的分值设为100分,不符合要求的设为0分,中间各等级间隔10分。(2)选取电子产品行业内普遍应用的六款三防涂料,分别编号为A、B、C、D、E和F,其中三防涂料A和B为聚氨酯改性醇酸树脂涂料,C为有机硅树脂涂料,D为丙烯酸树脂涂料,E为丁苯橡胶涂料,F为聚氨酯涂料。采用建立的评估体系对六款三防涂料进行测试评价,首先进行自身性能评估,所得分数依次为:68.84分、74.67分、87.75分、78.18分、81.85分和88.51分;然后选取PCBA组装过程中使用的工艺辅料与六款三防涂料按照实际工艺流程制备样品,进行交叉兼容性评估,所得分数依次为:37.20分、39.40分、53.20分、61.40分、41.20分和46.40分。将两部分得分进行加和,得到三防涂料的综合评分依次为:106.04分、114.07分、140.95分、139.58分、123.05分和134.91分,因此六款三防涂料的综合质量排序为:C>D>F>E>B>A,此处“>”代表“优于”,C款三防涂料最优,而A款三防涂料最差。(3)为了在短时间内验证评估体系应用的有效性,采用对PCBA构成部件及材料敏感的硫蒸汽湿热环境实验及盐雾+潮热的环境实验进行验证。为了节约实验成本,缩短过长的实验周期,同时又能达到有效验证评估体系的目的,仅代表性地选取评估排名靠前,居中及最后的三款三防涂料,分别为排名第1的C款三防涂料,第4的E款三防涂料和第6的A款三防涂料,将其分别涂敷在PCBA表面,固化后进行上述环境试验。最终结果表明:涂覆C款三防涂料的PCBA对于硫化环境和盐雾+潮热环境的适应性最强,在此恶劣环境下的使用寿命最长,三防涂料的防护效果最好;涂覆E款三防涂料的PCBA的适应性和使用寿命居中;而涂覆A款三防涂料的PCBA耐硫化环境、盐雾+潮热环境能力最差,相应的三防涂料的防护能力也最差。这与所建立的评估体系的评估结果保持一致,充分证实了评估体系的有效性。