三防漆涂覆工艺原理(conformal coating)

表现形 式： 失效现 象：
粉尘
吸附离子污染物 机械卡阻、电化学 腐蚀
表现形 式： 失效现 象：
振动
冲击、疲劳应力 元器件松动、接触 不良
湿度——枝晶生长/电化学迁移/离子迁移
防潮是保护产品的重要一环
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
RH / % 80
60 ＜20
失效现象
备注
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
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
几乎所有腐蚀现象都 停止
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
三防漆涂覆工艺原理
朱耀文 2020 / 03 /23
目录
Content
01 什么是涂覆
02 涂覆的分类
03 涂覆品质要求
04 未来发展趋势
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什么是涂覆
涂覆工艺并不是凭空产生的
密集程度越来越高
随着PCBA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PCB间的间 距/离地间隙）也越来越小，环境因子对PCBA的 影响作用也越来越大，因此我们对电子产品PCBA 的可靠性提出了更高的要求
• 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
霉菌的危害
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
枝晶
枝晶
盐雾的影响
40%
27%
19%
5%
4%
温度 振动 湿热 沙尘 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
• 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
湿度 /%
霉菌生长情况
评价
＜60
霉菌的发芽和生长几 安全
乎是不可能的
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 危险
速生长
湿度
霉菌的生存条件
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
盐雾
• 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
盐雾
海盐气溶胶粒子生成示意图
大气盐雾
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
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
湿度
表现形 式： 失效现 象：
粉尘
• 大气中无处不在
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
• 粗粉尘和细粉尘
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，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，落在PCB上 有一定的附着力，须通过防静电刷才可除去
雨水、冷凝和水汽 枝晶生长、电化学 迁移、离子迁移
盐雾
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
霉菌
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
盐雾 霉菌
湿度 振动
温度 粉尘
表现形 式： 失效现 象：
温度
热应力、温度剧变 温敏元件失效、加 速老化
• 腐蚀过程
盐雾腐蚀过程中起主要作用的是氯离子Cl-，Cl-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
腐蚀效应 电效应 物理效应
失效现象
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
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
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
霉菌
• 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