详细解析SMT PCBA三防漆涂覆的工艺流程

　　图4，蒸汽/湿度+离子污染物（盐类，助焊剂活性剂）=可导电的电解质+应力电压=电化学迁移
　　当大气中RH达到80%时，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，可能产生电化学反应；
　　当RH达到60%时，设备表面层会形成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；
　　当大气中RH＜20%时，几乎所有腐蚀现象都停止；
　　因此，防潮是保护产品的重要一环。
　　对电子设备而言，潮湿是以三种形式存在：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。当设备的某一处的温度低于“露点”（温度）时，该处表面：结构件或PCBA会有凝露产生。
　　粉尘
　　大气中存在粉尘，粉尘吸附离子污染物沉降于电子设备的内部而造成故障。这是野外电子设备失效的共同之处。
　　粉尘分为两种：粗粉尘是直径在2.5~15微米的不规则颗粒，一般不会引起故障，电弧等问题，但影响连接器的接触；细粉尘是直径小于2.5微米的不规则颗粒，细尘落在PCBA（单板）上有一定的附着力，须通过防静电刷才可除去。
　　粉尘的危害：a.由于粉尘沉降在PCBA表面，产生电化学腐蚀，故障率增加；b.粉尘+湿热+盐雾对PCBA损害最大，沿海、沙漠（盐碱地）、淮河以南霉雨季节化工、矿区附近地区，电子设备故障最多。
　　因此，防尘是保护产品的重要一环。
　　盐雾
　　盐雾的形成：盐雾是海浪、潮汐及大气环流（季风）气压、日照等自然因素造成，会随风飘落至内陆，其浓度随离海岸距离而递减，通常离海岸1Km处为岸边的1%（但台风期会吹向更远）。
　　盐雾的危害性：a.使金属结构件镀层破坏；b.加速电化学腐蚀速度导致金属导线断裂、元器件失效。
　　类似的腐蚀源：a.手汗中有盐、尿素、乳酸等化学物质，对电子设备回产生与盐雾同样的腐蚀作用，因此在装配或使用过程中应戴手套，不可裸手触摸镀层；b.焊剂中有卤素及酸性物，应进行清洗，并控制其残留浓度。
　　因此，防盐雾是保护产品的重要一环。
　　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子实体。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。
　　霉菌的危害：a.霉菌吞噬和繁殖使有机材料绝缘性下降，损坏而失效；b.霉菌的代谢产物是有机酸，影响绝缘性及抗电强度而产生电弧。
　　因此，防霉菌是保护产品的重要一环。
　　综合以上几方面来考虑，产品的可靠性要有更好地保证，必须将其与外界环境尽可能低隔离开来，因此引入了敷形涂覆工艺。
　　三防漆涂覆是指在PCB表面涂一层薄薄的的绝缘保护层，它是目前最常用的焊后表面涂覆方式，有时又称为表面涂覆、敷形涂覆（英文名称coating，conformal coating）。它将敏感的电子元器件与恶劣的环境隔离开来，可大大改善电子产品的安全性和可靠性并延长产品的使用寿命。三防漆涂覆可保护电路/元器件免受诸如潮湿、污染物、腐蚀、应力、冲击、机械震动与热循环等环境因素的影响，同时还可改善产品的机械强度及绝缘特性。
　　2 涂覆工艺的要点
　　根据IPC-A-610E（电子组装检测标准）的要求，主要表现在以下几个方面：
　　区域
　　1、不能被涂敷的区域：
　　需要电气连接的区域，如金焊盘、金手指、金属通孔、测试孔；
　　电池及电池固定架；
　　连接器；
　　保险丝及外壳；
　　散热装置；
　　跳线；
　　光学装置的镜头；
　　电位计；
　　传感器；
　　没有密封的开关；
　　会被涂层影响性能或操作的其它区域。
　　2.必须涂敷的区域：所有焊点、管脚、元器件导体部分。
　　3.可涂可不涂的区域
　　厚度
　　厚度要在印制电路组件平坦、不受妨碍、固化的表面上测量，或与组件一起经历制程的附连板上测量。附连板可以是与印制板相同的材料也可以是其他无孔材料，例如金属或玻璃。湿膜测厚也可以作为涂覆层测厚的一种可选方法，只要有文件注明干湿膜厚度的转换关系。

　　表一：各类型涂覆材料厚度范围标准
　　厚度的测试方法：
　　1.干膜厚度测量工具：a千分尺（IPC-CC-830B）；b干膜测厚仪（铁基）
　　2.湿膜测厚：可以通过湿膜测厚仪得出湿膜的厚度，然后通过胶水固含量的占比计算得出
　　干膜的厚度
　　边缘解析度
　　定义：通常情况下，喷雾阀喷涂出来的线条边缘不会是很直的，总会存在一定的毛刺。我们把毛刺的宽度定义为边缘解析度。如下图示，d的大小即为边缘解析度的值。
　　注：边缘解析度肯定是越小越好，但是不同客户的要求是不一样的，因此具体涂敷边缘解析度只要满足客户要求即可。

　　图11：边缘解析度对比
　　均匀度
　　胶水应该像一张厚度一致且光滑通透的膜覆盖在产品上，强调的是胶水覆盖在产品上面各区域的均匀性，那么，必然是厚度一致的，不存在工艺问题：裂纹、分层、桔纹、污染、毛细现象、气泡。
　　3 涂覆工艺的实现方式
　　涂覆工艺过程
　　1.准备
　　准备产品及胶水及其他必要的物品；
　　确定局部保护的部位；
　　确定关键工艺细节
　　2.清洗
　　应在焊接之后最短的时间内清洗，防止焊垢难以清洗；
　　确定主要污染物是极性，还是非极性物，以便选择合适的清洗剂；
　　如采用醇类清洗剂，须注意安全事项：必须有良好的通风及洗后凉干的工艺细则，防止残留的溶剂挥发引起在烘箱内爆炸；
　　水清洗，用偏碱性的清洗液（乳化液）冲洗焊剂，再用纯水冲洗将清洗液洗净，达到清洗标准；
　　3.遮蔽保护（若未采用选择性涂覆设备），即掩膜；
　　应选择不干胶膜不会转移的纸胶带；
　　应选用防静电纸胶带用于IC的保护；
　　按图纸要求对某些器件进行遮蔽保护；
　　4.除湿
　　经清洗，遮蔽保护的PCBA（组件）在涂敷之前必须进行预烘除湿；
　　根据PCBA（组件）所能允许的温度确定预烘的温度/时间；

　　表二：PCBA（组件）所能允许的温度确定预烘的温度/时间对照表
　　5.涂覆
　　敷形涂覆的工艺方法取决于PCBA防护要求、现有的工艺装备及已有的技术储备，通常有如下方式实现：
　　a.手工刷涂
　　刷涂是适用范围最广泛工艺，适用于小批量生产，PCBA结构复杂而稠密、需遮蔽保护要求苛刻的产品。由于刷涂可以随意控制涂层，使不允许涂漆的部位不会受到污染；
　　刷涂所消耗的材料最少，适用于价格较高的双组份涂料；
　　刷涂工艺对操作者要求较高，施工前要仔细消化图纸及对涂覆的要求，能识别PCBA元器件的名称，对不允许涂覆的部位应贴有醒目的标示；
　　操作者在任何时候，不允许用手触摸印制插件以避免污染；
　　b.手工浸涂
　　浸涂工艺可以得到最好的涂覆效果，可在PCBA任何部位涂有一层均匀、连续的涂层。浸涂工艺不适用于组件中有可调电容、微调磁芯、电位器、杯形磁芯及某些密封性不好的器件的PCBA。
　　浸涂工艺的关键参数：
　　调整合适的粘度；
　　控制提起PCBA的速度，以防止产生气泡。通常是每秒钟不要超过1米的提速；
　　c. 喷涂
　　喷涂是使用最广、易于为人们接受的工艺方法，分为如下两类：
　　① 手动喷涂
　　适合于工件比较复杂，难以靠自动化设备大批量生产的情况，也适合产品线品种多但量少的情况，可以喷涂到比较特殊的位置。
　　手动喷涂需注意事项是：漆雾会污染某些器件，如PCB插件，IC插座，某些敏感的触点及一些接地部位，这些部位需注意遮蔽保护的可靠性。另一点是操作者在任何时候不要用手触摸印制插头，以防沾污插头触点表面。
　　② 自动喷涂
　　通常是指采用选择性涂覆设备进行自动化喷涂。适合大批量生产，一致性好，精度高，环境污染小。随着产业的升级、人工成本的提高以及环境保护要求的严格，自动喷涂喷涂设备正在逐渐地替代其它涂覆方式。



原作者：SMT顶级人脉圈