电子元器件表面化学防护效果的测定研究

黄萃豪，黄萃名，郑玉文

（中航工业西安航空计算技术研究所，西安 710068）

电子模块对于抵抗各类恶劣环境的要求日益增高，因此，建立高性能的表面防护技术是非常必要的。同时涂层的厚度也对防护性能起着重要的影响。涂层太薄起不到防护作用，涂层太厚，影响电子元器件性能，所以涂层必须控制在100 μm以下。文中研究并优化了工艺条件，通过对丙烯酸和稀释剂二甲苯的配比进行实验，得到了良好的涂层。同时，对影响涂层效果的各种因素进行了分析研究［1-14］。

1 实验部分

1.1 仪器

采用SC-300选择性涂覆设备，开启设备及控制电脑，启动ECXP软件，在操作界面下，进入编辑界面。编辑电路板长宽尺寸，设定安全的涂覆高度和涂覆速度，进入生产界面进行生产。

1.2 试剂

实验试剂均为分析纯，实验中使用的水为二次蒸馏水。储备液为丙烯酸清漆，分析液用稀释剂稀释得到。丙烯酸的性能指标见表1。

1.3 样品准备

丙烯酸清漆：稀释剂（丙烯酸清漆粘度配比）为1：0.2，1：0.3，1：0.4，1：0.5，1：0.6，1：0.8，1：1。

1.4 涂覆工艺参数

经调试，选择性涂覆设备SC-300工艺参数见表2。

表1 丙烯酸性能指标Table 1 Acrylic performance index

表2 选择性涂覆设备SC-300工艺参数Table 2 Selective coating equipment of SC-300 parameters

2 结果与讨论

2.1 喷涂压力对涂层厚度的影响

设定喷涂压力从34.5～345 Pa进行试验。由实验结果发现，在一定范围内涂层厚度和喷涂压力成正比。综合考虑喷涂效果，选用压力172 Pa.

2.2 涂覆高度对涂层厚度的影响

涂覆高度从20～40 mm进行试验，实验结果发现，在一定范围内涂覆高度和涂层厚度成正比。综合考虑涂覆效果，选用涂覆高度为30 mm。

2.3 喷涂速度对涂层厚度的影响

对喷涂速度进行试验。实验结果发现，在一定范围内喷涂速度和涂层厚度成反比。因此选择50～100 mm/s作为最佳的涂覆速度。

2.4 粘度配比对涂层效果的影响

对丙烯酸清漆粘度配比进行试验。丙烯酸清漆和稀释剂的混合比例为1∶0.2，1∶0.3，1∶0.4，1∶0.5，1∶0.6，1∶0.8，1∶1。实验结果列于表3。丙烯酸清漆粘度配比1∶1或超过1∶1均达到了良好的涂层效果，考虑到降低有毒稀释剂的消耗量，选择粘度配比为 1：1。

表3 丙烯酸清漆粘度（配比）对涂层效果的影响Table 3 Acrylic varnish viscosity（ratio）influence on the coating effect

2.5 喷头模式

针对采用的胶水特性选择合理的喷头模式，对3种喷涂模式进行实验，柱状喷涂模式取得了良好的涂层效果。

2.6 测量

按照上述最佳实验条件，一次喷涂的涂层厚度可控制在（25±10）μm的范围内，二次喷涂的涂层厚度可控制在（50±20）μm的范围内，达到了最佳涂层效果，有毒稀释剂的消耗量最低。

2.7 实验中问题的处理方法

1）涂层中有气泡。如果涂层中有很多的气泡且气泡大小均匀。在室温下，气泡将部分消失。出现这种问题可能是涂料量不足，导致空气进入薄涂层。它可以用下面的方法来解决：提高涂料的压力，减少涂层厚度。如果气泡和针孔的直径太大，或只有部分地方有气泡和针孔，应该考虑印制板不洁净，管道或涂料有杂质。出现气泡的另一个可能性是：当涂层涂覆宽度太窄（小于5 mm），涂层一层叠着一层，会将气体带入前一层，导致在涂层表面产生气泡，这种情况可以通过增加涂层涂覆的宽度和提高喷涂速度来解决［15］。

2）涂层不均匀。当涂层不均匀，厚度变化大，可考虑以下2个方面的原因：喷涂后每个局部平整度较好，其原因可能是印制板本身的粗糙，或设备上的污垢导致印制板不水平，或设备本身不是水平；喷涂后，整体不均匀。除了上述的原因外，还有一个原因是涂料太少。在这种情况下，应增强喷涂压力或降低速度或减少涂层涂覆宽度来解决。

3 结语

化学防护结合选择性涂覆技术的突出优点包括工艺简单、高效，试剂消耗少，涂覆的灵敏度高。防护性能令人满意，，不仅适用于精密涂覆也适用于大规模生产。

参考文献：

［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.军事电子设备的三防设计［J］.装备环境工程，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，周广宴.军用电子设备三防技术研究［J］.装备环境工程，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］ 黄萍，张静.印制板组件三防涂覆研究［J］.电子工艺技术，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.防护技术与仪器［J］.电子工艺技术，2006，27:108－110.TIAN Fang，Protection Technology and Instrument［J］.Electronic Technology，2006，27:108－110.