PCBA 电子组件三防涂覆层的选择性去除及恢复工艺研究

杨鲲，胡猛，杨彬彬

（国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 241007）

1 前言

航空航天类的电子电气设备在服役过程中会持续受到湿热、霉菌、盐雾和腐蚀性气体等特殊环境因素的侵蚀，进而导致PCBA 电子组件出现腐蚀和霉变等问题，轻则影响外观，严重情况会导致电子产品功能失效引起整机故障。因此，为了提升电子电气设备的服役过程的可靠性，通常会在电路板表面涂覆一层三防材料，以避免元器件在湿热、霉菌、盐雾等环境下出现引脚腐蚀、低气压打火等故障。

航空类电子产品价值高、批量小、种类多，当其功能无法工作或是性能下降时，无法做到随时换新，需要由专业技术人员对其进行维修。PCBA 组件一般是电子电气产品的核心部件，该类部件在维修前最关键的工序是其局部或是整体的三防去除，三防去除及涂覆层恢复的质量直接决定了产品最终的维修质量及工作可靠性。

2 三防涂覆层的种类及性能

2.1 三防涂覆层的种类

三防涂覆层一般为透明色，均匀的覆盖在电路板表明，起到保护各类封装元器件遭受恶劣环境侵蚀、损坏，进而达到延长电子产品工作寿命，确保工作的稳定性、可靠性。目前业界常用的三防类型根据材料种类划分有环氧树脂（ER 型）、丙烯酸树脂（AR 型）、聚氨酯树脂（VR型）、硅树脂（SR 型）、对二甲苯（XY 型）等5 种类型，目前，在航空领域使用较多的是丙烯酸树脂、聚氨酯树脂及硅树脂，环氧树脂及对二甲苯一般使用较少，因为前者质地坚硬、附着力较强在维修时较难去除，后者材料对作业人员健康影响较大。

2.2 三防涂覆层的性能

几类三防材料的性能介绍如下。

（1）丙烯酸型。容易涂覆，有理想的电性能、物理性能和抗霉菌性能，适用期长，固化时间短，固化时不放热，不至于损坏热敏元件，固化后无收缩。但此种涂料对溶剂敏感，因此容易返修。

（2）聚氨酯型。有单组份和双组份两种，长期介电性好，有优越的防潮性能和抗化学品性能。更换元件或修理电路板必须用专用的剥离剂。涂覆前，必须保证电路板清洁，特别是不能有水分存在。

（3）环氧树脂型。一般为双组份，适用期短，防潮性能、抗盐雾性能和抗化学品性能好，更换元器件或修理电路板必须用物理手段剥离掉环氧树脂膜，涂覆前，需对易碎元器件施加保护措施。

（4）有机硅树脂型。热性能优秀，能在200℃下连续工作，此外，防潮性能和抗腐蚀性能也很好。适合那些有高发热元件，如大功率电阻多的高频电路板。这种涂料适用期短，热膨胀系数较大，维修电路板时，必须剥离掉有机硅膜。

（5）对二甲苯型。聚对二甲苯类三防漆具有涂层厚度均匀、致密无针孔、透明无应力、不含助剂、不损伤工件、电绝缘性和防护性好等优异性能．是目前所知高频元件、高密度组件、高绝缘组件最有效的防护涂层材料。

三防厚度要达到一定要求才能起到防护效果，根据材料特性以上几款三防漆在固化后的合格干膜厚度见表1。

表1 涂覆层厚度

3 三防涂覆层的选择性去除

PCBA 组件维修电装作业前的关键工序是三防涂覆层的去除，需要根据电装区域的大小进行局部或是整板三防的去除，在进行局部作业时，不能影响其周边涂层即器件的完好性，同时也要把待电装作业区的三防涂层去除干净以提升作业效率。目前，业界常用的电路板三防涂层去除方法有刮擦法、剥离法、加热法、溶剂法及微喷砂法。结合三防材料的类型以及经验总结，每种三防材料对应的安全、高效的去除方法以及去除25cm2需要的时间见表2。

表2 三防涂层去除方法

由表2 可见，除了硅树脂基本都可以使用微喷砂法有效完成三防涂层的去除，根据生产中实际作业表明溶剂法、刮擦法、剥离法作业时间较长，加热法效率相对提高，使用微喷砂法效率最高，尤其对于丙烯酸树脂，效率明显。基于以上，本文重点介绍为喷砂法去除PCBA电子组件三防涂覆层。

3.1 微喷砂设备

微喷砂设备有很多品牌如英国GUYSON 公司的Formula 1200、美国Crystal Mark 公司的TURBO-MAX CCR 和法国量电公司的PAS M1 以及国内的一些型号，其原理相同，都是采用喷砂的方式将特殊配方的介质粒子压入气流，然后随着压缩气流喷射到需要去除的电路板三防表面。该类设备一般配有防静电喷嘴及粒子平衡发生器，以消除砂粒在高速运动过程产生的静电，ESD 电压可以控制在±10V 以内，电路板可通过作业仓内部进行接地以释放静电。通过改变所用介质砂粒的直径可提高三防涂层去除效率，如针对环氧树脂、聚氨酯可选用颗粒度较大的砂粒，丙烯酸可选用颗粒度较小的砂粒。

3.2 去除操作与检查

局部作业时，可使用保护胶带将作业区域围起来（见图1），然后根据三防材料类型设定微喷砂设备的气压，丙烯酸一般设置为60Psi、环氧树脂及聚氨酯一般设置80 ～90Psi。作业时，砂粒喷嘴应与电路板表面保持2 ～5cm，手持喷嘴与电路板表面呈45°～60°，通过观察喷嘴走过路径，逐步完成作业区域三防的有效去除。如果待去除三防材料内含有荧光成分，可打开设备的紫外灯，观察效果更好。作业中若观察到电路板基板受损，应及时调低设备气压，焊点表面三防较电路板表面去除难度较大，可适当增加去除时间。作业完成后，待去除的三防应被完全去除，电路板表面不能受损。

图1 局部去除区域

4 三防涂覆层的选择性涂覆

对于维修后的电路板需要进行局部或是整板三防的涂覆，当进行局部喷涂作业时可按照图1 所示完成周边区域的防护。涂层恢复有手工刷涂及设备选择性喷涂，为提升涂层的均匀性，实现三防厚度的控制，一般使用选择性涂覆设备完成。在使用设备进行选择性涂覆时，需要完成喷涂压力、雾化压力、喷涂高度、喷涂速度及喷涂间隔等参数的设定，参数的设定由设备本身的性能决定，与雾化阀的关联性较高。

本文使用的设备为I-COAT5 选择性涂覆机，路径的设置一般如图2 所示，试验涂覆的三防材料为聚氨酯材料，涂覆设备的雾化压力设置为0.2MPa、雾化阀高度为2cm、路径间隔为10mm、雾化阀的移动速度为100mm/s，固化后的厚度在70μm 左右；雾化阀的移动速度为200mm/s，固化后的厚度在50μm 左右，固化后的干膜厚度符合表1 要求，也即是满足IPC-610 标准要求。对于QFJ、BGA、立式安装器件等为提升三防涂覆层的覆盖率，可倾斜雾化阀喷头以实现三防的有效涂覆。同时，固化后的三防涂覆层不应有起皮、桔皮、气泡、裂纹等缺陷。

图2 涂覆路径

5 结语

PCBA 电子组件表面的三防涂覆层可有效地保护电路板，免遭潮湿、霉菌、盐雾等恶劣环境的侵蚀、破坏，从而提高并延长它们的使用寿命，确保使用的安全性和可靠性。对于航空航天领域电子产品的返工返修中，彻底去除待维修电路板表面的三防涂层至关重要，维修后需要高质量地完成三防涂层的恢复，也是返修工艺中的关键。随着三防新材料的使用、电子组件集成度的提升、高集成芯片抗静电能力的降低，从业者需要不断地对电子产品返工返修领域的三防涂层去除工艺进行优化提升，研究新方法，提升作业效率，保证作业质量。