三防漆涂覆(conformal coating)工艺原理基础及应用_P

2020 / 03 /23

目录

Content

什么是涂覆

01

涂覆的分类

02

涂覆品质要求

03

未来发展趋势

04

什么是涂覆

涂覆工艺并不是凭空产生的

随着P C B A元器件的尺寸越来越小，密集度越来越高；器件之间距离及器件的高度（与P C B间的间

距/离地间隙）也越来越小，环境因子对P CB A的影响作用也越来越大，因此我们对电子产品PC B A 的可靠性提出了更高的要求

密集程度越来越高

早期的电烙铁装联，SOIC和PLCC封装方式，THT/THD为主流，PCBA上的元器件较大，排布稀疏当前以SMT为主流的混合组装技术，THC/THD → SMC/SMD，PCB面积越来越小，元器件尺寸不断挑战物理极限（7nm以下）、排布越趋密集

环境因素及其影响

表现形式：失效现象：湿度

盐雾

霉菌

温度

粉尘

振动雨水、冷凝和水汽

枝晶生长、电化学

迁移、离子迁移

表现形式：失效现象：含盐微小液滴

电化学腐蚀、离子迁移、机械卡阻

表现形式：失效现象：霉斑、霉变

有机酸腐蚀、绝缘

失效、心理影响

表现形式：

失效现象：

冲击、疲劳应力

元器件松动、接触

不良

表现形式：

失效现象：

热应力、温度剧变

温敏元件失效、加

速老化

表现形式：

失效现象：

吸附离子污染物

机械卡阻、电化学

腐蚀

湿度

振动

温度

盐雾

霉菌粉尘

湿度——枝晶生长/电化学迁移/离子迁移

处于外界环境中的电子PCB组件，几乎都存在被腐蚀的风险，

其中水是腐蚀最主要的介质。水分子很小，足以穿透某些高分

子材料网状分子间的间隙或涂层的细孔到达底层金属，进而产

生腐蚀。当大气达到一定湿度时即可引起PCBA电化学迁移、漏

电电流和高频电路中的信号失真等问题

防潮是保护产品的重要一环

RH / %失效现象备注

80会有5~20个分子厚的

水膜，各种分子都可

自由活动。当有碳元

素存在时产生电化学

反应，枝晶生长加快

对电子设备而言，潮

湿以三种形式存在：

雨水、冷凝和水汽。

水是电解质，能溶解

大量的腐蚀性离子，

对金属产生腐蚀。当

设备某一处的温度低

于“露点”时，该处

表面的结构件或

PCBA会有凝露产生

60会形成2~4个水分子厚的水膜，当有污染物溶入时，会有化学反应产生

＜20几乎所有腐蚀现象都

停止枝晶

枝晶

盐雾的影响

40%温度27%

振动

19%

湿热

5%

沙尘

4%

盐雾

盐雾腐蚀造成军用装备的故障已有统计数据，据美国有关资料统计表明，美国军用飞机现场故障中50 %左右是环境造成的。在近20种环境因素中，温度占40 %，振动占27 %，湿热占19 %，沙尘占5 %，盐雾占4 %，可见盐雾影响居第五位，是一个不可忽视的破坏性因素

大气中盐雾的主要来源是海沫产生的海盐颗粒。在海浪的冲击下，海面上形成很多气泡且很快破裂，破裂后生成众多的盐水滴。在大气作用下这些盐水滴被带入大气中，并逐渐扩散到内陆。过程中，这些水滴不断地分裂、重组和蒸发，并长时间地飘浮在大气中形成盐雾。雾滴组成主要是氯化物、钠和硫酸盐离子，组成比例大约与海水相同。类似的腐蚀源：1）烹调过程中的油烟

2）手汗中有盐、尿素、乳酸等化学物质3）焊剂中有卤素及酸性物

大气盐雾

海盐气溶胶粒子生成示意图

•腐蚀形式

盐雾对金属材料的腐蚀是以电化学方式进行的，主要是导电的盐溶液渗入金属内部发生电化学反应,形成“低电位金属-电解质溶液-高电位杂质”的微电池系统，发生电子转移，作为阳极的金属出现溶解，形成新的化合物，即腐蚀物。金属保护层和有机材料保护层也一样，作为电解质的盐溶液渗入内部后,便会形成以金属为电极、金属保护层或有机材料为另一电极的微电池

•腐蚀过程

盐雾腐蚀过程中起主要作用的是氯离子C l-，C l-离子半径很小，只有1.81×10-10m。它具有很强的穿透能力，容易穿透金属氧化层和防护层进入金属内部，破坏金属的钝态。同时,氯离子具有一定的水合能，容易吸附在金属表面的孔隙、裂缝等部位，取代保护金属的氧化层中的氧，使金属受到破坏失效类别失效现象

腐蚀效应

1）电化学反应造成的腐蚀

2）加速应力造成的腐蚀

3）由于水中盐电离形成酸碱溶液

电效应

1）由于盐的沉积使电子设备损坏

2）产生导电层

3）绝缘材料及金属的腐蚀

物理效应1）机械组件及组合件活动部分阻塞或卡死

2）由于电解作用导致漆层起泡

1）霉菌吞噬和繁殖使有机材料绝缘性下降、损坏而失效

2）霉菌的代谢产物是有机酸，影响绝缘性及抗电强度，从而产生电弧

3）霉斑影响外观，对人心理产生影响，让人产生恶心、设备不可靠的观感

湿度/ %

霉菌生长情况

评价

＜60霉菌的发芽和生长几乎是不可能的安全湿度60 -80适合霉菌的发芽生长不安全湿度＞80

可使霉菌大量繁殖,快速生长

危险湿度

霉菌的危害

霉菌的生存是有条件的，PCB 及焊点材料一般都是霉菌惰性材料，为什么表面会生存霉菌呢？这是因为PCB 表面不是纯净的，往往吸附和沉积着供霉菌生存的污染物，特别是加工、装配过程中留下的操作者手上的汗渍，提供了霉菌生存的”粮食”。霉菌的生长不仅需要营养物质，还与温度、湿度和氧气等因素密切相关

霉菌的生存条件

•

何谓霉菌

霉菌，是丝状真菌的俗称，意即“发霉的真菌”，它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体，但又不象蘑菇那样产生大型的实体

•菌落形态

在潮湿温暖的地方，很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落，那就是霉菌

•直接破坏作用

在绝缘材料上生长的霉菌丝含有水份，水具有导电性，因而影响电子产品及材料的电气性能。有时菌丝层会越过绝缘材料形成电气回路，使绝缘材料的绝缘电阻明显降低，通电时容易造成短路、烧坏仪器

•间接破坏作用

菌丝还可能改变有效电容，使设备的谐振电路不协调，这可能使某些电子设备产生严重故障