水性三防漆在电子线路板防腐领域中的应用

林 雪，吴建新，蔡燕聪，张 磊

（深圳市亿铖达工业有限公司，广东 深圳 518000）

水性三防漆在电子线路板防腐领域中的应用

林 雪，吴建新，蔡燕聪，张 磊

（深圳市亿铖达工业有限公司，广东 深圳 518000）

电子电气产品的质量可靠性要求越来越高，三防漆在线路板集成电路保护上的应用已必不可少。对水性三防漆的性能特点及其在线路板防腐领域中的应用进行了阐述，并综述了水性聚氨酯三防漆的特点和各项性能。

水性三防漆；线路板防腐；应用

1 电子电气设备线路板防腐介绍

电子电气设备在使用时会受到环境中灰尘、潮湿、霉菌、盐雾和腐蚀性气体等的侵蚀，线路板及其元器件（集成电路、容阻件等）可能会产生腐蚀、软化、变形和霉变等问题，导致线路板电路出现漏电、雷击、短路和器件失效等故障，不但影响产品质量，降低使用寿命，还存在安全隐患，威胁人们的生命安全。

为了提高产品的性能稳定性及质量可靠性，企业在生产制造中越来越注重电子电气设备线路板的防腐保护，按照防腐等级不同可分为薄层涂覆、厚层涂覆和灌封。

（1）薄层涂覆：通常指的是三防涂覆工艺，通过在线路板表面喷涂或刷涂一层薄薄的三防涂覆材料（简称三防漆），涂覆厚度通常为25～75 μm，可有效防止空气中的潮湿、霉菌、盐雾、灰尘及雷电等对线路板的腐蚀。如：①化学物质环境（酸、碱气体等成分），空调、干燥器和户外电子等；②办公室和家庭中的有害物质，电视机、计算机、电磁炉和油烟机等；③其他所有需要三防保护的家电线路板。

（2）厚层涂覆：通常涂覆厚度越厚，防腐效果越好。针对薄层涂覆满足不了的领域，可通过增加涂覆厚度（干膜100～200 μm）实现更高的防腐要求。

1）高防腐领域：军工系统、通讯设备和户外精密设备（充电桩，通讯基站）等。

2）恶劣环境：在恶劣环境中使用的设备，需要满足极高的防腐要求，如，①矿井、海边，面临灰尘、潮气、盐雾和风沙雨雪等环境；②汽车电子（雨雪风沙等）。

3）敏感元器件：①线路板针脚/引脚处，由于针脚结构存在毛细渗透现象及胶本身的重力作用，导致针脚处挂胶困难，薄层涂覆无法达到理想的防腐效果；②特殊元件（风扇口处等），高热、灰尘较大。

4）灌封：将整个线路板上的元器件导电层都包裹住，外表形成一层很厚的胶体，能够有效地起到防水作用。适用于对防水要求非常高的工作环境，如洗衣机、洗碗机等控制板，通常采用聚氨酯树脂进行灌封。

2 三防工艺及涂覆材料

“三防”通常指的是防潮、防霉和防盐雾，三防工艺（Conformal Coating）是指通过在印制线路板及其相关分立器件、集成电路的表面涂覆一层三防漆，固化后形成一层透明的聚合物涂覆层，这层保护膜将电子线路板元器件与其工作环境有效地隔离开来，使其免遭恶劣环境的侵蚀、破坏，进而提高并延长设备的使用寿命，确保使用的安全性和可靠性。此外，三防漆可以起到屏蔽和消除电磁干扰和防止线路短路的作用，提高线路板的绝缘性能，允许更高的功率和更近的印制板间距，从而可满足元件小型化的目的。

三防漆从化学成分上主要分为丙烯酸树脂（Acrylic，Type AR）、环氧树脂（Epoxy，Type ER）、有机硅（Silicone，Type SR）、聚氨酯（Urethane，Type UR）和聚对二甲苯（Parylene，Type XY）5大类；按固化方式可分为热固化、紫外光固化和湿气固化；按溶剂类型不同，可分为溶剂型三防漆、水性三防漆、无溶剂（UV）三防漆。其中溶剂型三防漆，以甲苯、二甲苯和卤代烃等有机溶剂为稀释剂，含有可挥发性有机物（VOC），危害人体健康，污染环境，且具有易燃易爆危险，在生产、运输和贮存过程中存在极大的安全隐患。

随后，为满足消费者对健康优质产品的需求，中国绿色食品协会分别在绿色食品生产中引进和推广了“果园生草覆盖技术”及“酵素菌技术”。前者对减少化肥及化学除莠剂的施用量、改善果园生态环境、提高果品质量与产量发挥了积极作用；后者在提高果蔬产量，改善口味、口感等方面取得了明显效果。

世界各地已颁布相应法规严令禁止VOCs的排放。近年来我国也相继制定了VOCs的排放限量准则。随着国家及地方VOCs排放限量标准的实施，溶剂型三防漆的使用越来越受到限制，环保型水性三防漆已进入市场，并逐步取代溶剂型三防漆，水性三防漆在电子电气PCBA防腐领域的应用也越来越广泛。

3 水性三防漆的介绍

水性三防漆（Water-based Conformal Coating）又称水性涂料，是一种仅以水为分散介质的涂料，不含VOCs，其突出优势如下。

（1）安全和环保方面，仅以水作为稀释剂，不含VOCs，无爆炸危险，生产、运输、贮存和施工安全可靠；固化过程无VOCs释放，无刺激性气味产生，对人体无毒害，且环保无污染。

（2）施工方面，可以任意比例与水互溶，可直接用水进行设备清洗，方便环保，给日常施工带来诸多便利，使用过程无刺激性气味产生，能明显改善车间的作业环境，提高工人的工作效率与工作积极性。

水性三防漆因其不含VOCs，具有极高的安全性和环保性，不易燃易爆，无刺激性气味且对人体无害，在线路板防腐领域越来越受到企业和公众的欢迎！

4 水性聚氨酯三防漆的性能特点

现有的水性三防漆主要有水性丙烯酸漆和水性环氧漆，水性丙烯酸漆具有柔韧性，但耐磨及耐化学性能较差，易出现热黏冷脆等现象；水性环氧漆应力较大，易开裂变形。水性聚氨酯漆具有极高的柔韧性及耐化学性，弥补了其他水性漆的不足，具有更广泛的应用前景。

水性聚氨酯三防漆以水性聚氨酯树脂为主剂，配以水、干燥助剂、流平助剂、消泡剂、杀菌剂及其他助剂等研制而成，水性聚氨酯树脂由于存在2相和氢键结构，因此具有较好的柔韧性及耐磨、耐化学性。此外还保留了传统溶剂型聚氨酯高附着、耐磨、耐化学性、耐高低温、耐湿热和耐盐雾等优良性能。

水性聚氨酯三防漆为乳白色均匀透明液体，内无悬浮物，无刺激性气味，具有荧光跟踪性，在线路板表面涂覆后可在紫外灯下检查是否有漏涂、误涂和缺陷等问题，以确保涂覆漆膜平整均匀、一致性。

4.2 机械性能

（1）附着力：按照ISO 2409漆膜附着力标准进行测试，产品附着力合格等级为0～1级（如表1所示）；按照划格标准GB/T 9286—1998，采用百格法进行测试，若测试板脱落面积小于5%，则可认为达到GT 0级或孔、裂缝和起皱等现象，如图2所示。

表1 附着力等级测试Tab.1 Adhesion grade test

（2）轴弯曲：按照IEC 6464-2标准进行测试，轴直径为3 mm、膜厚为0.06 mm，在锡箔纸上均匀涂覆试样，若弯曲180°后漆膜平整、无开裂，则可认为具有较好的柔韧性。

4.3 热力学性能

（1） 热 冲 击 ： 按 照IEC 60068-2-14/IPC-TM-650 2.6.7.1标准进行测试，测试温度范围为-40～125 ℃，高温和低温保持时间各15 min，高低温转换时间在5 min之内，进行100个周期试验。测试后试样应表面完好，未被腐蚀，无白斑、起泡、变色、针

图1 附着力测试前后对比Fig.1 Comparison before and after adhesion test

图2 温度循环放大后图片Fig.2 Enlarged pictures after temperature cycle

（2）耐温性：按照IEC 216标准进行测试，若耐温性能达到130 ℃，则可认为具有较好的耐高温性能。

4.4 电性能

（1）体积电阻率：按照ASTM D257标准，依据高阻测试仪操作规程，对固化后试样进行体积电阻率的测试，测试电压为100 V（DC），若测得体积电阻率为1014Ω· cm，水下放置7 d后，重新测得体积电阻率为1013Ω·cm，则可认为具有较好的绝缘性能。

（2）耐击穿电压：按照GB/T 1981.2—2009标准，用耐压测试仪对试样进行介质耐电压测试，测试介质为绝缘油，若测试过程无放电现象，如飞弧（表面放电）、打火花（气体放电）或击穿（击穿放电）等，测得击穿电压为108 kV/mm以上，则可认为具有较好的耐压性能。

4.5 防腐性能

（1）耐盐雾：按照GB/T 2423.17—2008标准，在5% NaCl溶液中，温度为（35±2）℃，测试168 h。测试后样板表面应无腐蚀、白斑、起泡和裂纹等现象（如图3所示）。

（2）高温高湿：按照IPC-TM-650 2.6.3. 7标准，将测试电极板置于温度为40 ℃、湿度为95%RH的高低温潮热试验箱中，测试168 h，使用SIR在线测试系统进行阻值测定，测试结果应符合如图4所示的关系曲线，高温高湿测试后的电极板不能出现金属枝晶生长及腐蚀现象（如图5所示）。

图3 盐雾测试前后对比Fig.3 Comparison before and after salt spray test

图4 湿热条件下电阻与时间的关系图Fig.4 Relationship of resistance and storage time under hygrothermal condition

（3）耐酸碱性：按照GB1763—1986标准，将5% 的NH4Cl溶液和5% 的Na2CO3溶液分别均匀涂敷在涂有三防漆的PCB 板上，经过3 d后观察，PCB 表面应无腐蚀、起泡和白斑等现象。

（4）腐蚀性气体：按照GB/T2423.20—2014/IEC 60068-2-43标准进行测试，测试气体为H2S气体，将测试电极板置于H2S气体密度为80×10-6、温度为50 ℃以及相对湿度为85%的条件下测试120 h。经腐蚀性气体H2S测试后，电极板应不能受到腐蚀。

图5 高温高湿放大后图片Fig.5 Enlarged pictures after high temperature&high humidity test

5 结语

电子电气产品的质量可靠性要求越来越高，三防漆在线路板集成电路保护上的应用已必不可少。应国家环保政策的强制要求，只有在制造过程中采用更多的环保型产品才能取得较好的经济和环保效益。水性三防漆已逐渐用于电子电气设备PCBA的防腐保护，其未来的应用前景将越来越好。

[1]张立明.印制板组件的三防涂覆及其去除工艺[J].电子工艺技术,2009(3):154-157.

[2]王萃萃,张彪,黎兵,等.聚氨酯防腐蚀涂料研究进展[J].涂料技术与文摘,2009,30(8):10-14.

[3]王武生,陈龄.水性聚氨酯性能与结构理论探讨[J].涂料技术与文摘,2009,3(6):7-15.

Application of water-based conformal coating in PCBA anti-corrosion protection

LIN Xue, WU Jian-xin, CAI Yan-cong, ZHANG Lei
(YIK SHING TAT Industrial Co., Ltd., Shenzhen, Guangdong 518000, China)

The reliability requirments of electronic and electrical products are getting higher and higher, so that the application of the conformal coatings becomes essential to the PCBA protection.This paper mainly introduced the performance feature of water-based conformal coatings, especially the waterborne polyurethane coatings, and their application in PCBA anti-corrosion protection.

water-based conformal coating; PCBA anti-corrosion protection

TQ437

A

1001-5922（2017）09-0071-04

2017-03-31

林雪（1991-），女，硕士研究生，研发工程师，从事电子线路板三防涂覆材料的研究工作。E-mail：linxue@yikst.com。