温万春 王艮辉 居学成

（梅州市奔创电子有限公司，广东 梅州 514000）

0 引言

电气设备在空气中，尤其在某些特殊的使用环境中，酸性、碱性以及其他的污染物质会不断侵蚀印制电路板（printed circuit board，PCB）及元器件的表面。湿气能大幅降低导体间的绝缘抵抗性，并对导体进行腐蚀，如PCB 金属部分出现铜绿，代表铜与水蒸气、氧气发生化学反应，引发各类不良后果，如电子衰坏、造成断路或短路事故。因此，在印制电路板组装（printed circuit board assembly，PCBA）表面及元器件上涂覆一层三防漆/敷形涂层（conformal coating）是非常必要的。这种覆层可起到保护作用，当电子设备在可能受到操作环境不良影响时，能够减轻或消除电子性能衰退。在某些高湿度或者空气恶劣的应用环境中，这种作用尤为突出。常见的应用场景有洗衣机中的主板、海洋船舶上的电路板以及矿山挖掘机中的电路板等。

三防漆的应用对电子设备的保护至关重要。它可以防止湿气和其他污染物质的侵蚀，延长设备的使用寿命，保证设备在恶劣环境中正常运行。三防漆的应用如图1所示。

图1 三防漆的应用图片

图2 使用达因笔测试达因值

1 三防漆喷涂不良现象

三防漆是一种特殊的化合物，通常包含丙酮（20%～30%）、甲基乙基酮（10%～20%）、二甲苯（10%～20%）和二丙酮醇（5%～10%）。三防漆通常是通过喷涂或者刷涂的方式涂覆到已完成贴片和焊接的PCBA表面。

PCBA客户在常规贴片后往往需在PCBA表面完全涂覆一层三防漆。但在实际操作中，部分情况会造成涂覆不全，例如部分蓝油PCB 出现三防漆无法附着的情况，或某哑黑油PCB 在某批次中有20%无法满足涂覆要求。这些问题需研究和克服，以满足客户的需求。

要想获得良好的涂覆效果，关键因素在于固态物质表面的张力。经过多次验证，发现完成贴片和焊接后的PCBA 表面能保持在32 mN/m 以上的表面张力，这样可有效地保证三防漆的涂覆，显著提升涂覆的效果，更好地满足客户的需求。

2 不良原因

（1）PCB 阻焊油墨本身表面张力不能满足客户要求。如果油墨本身的表面张力无法达到客户所需的32 mN/m，那么三防漆就无法有效地涂覆到PCBA 表面。为解决此问题，需寻找具有足够的表面张力、可以满足三防漆涂覆要求的油墨。

（2）PCB 阻焊油墨表面受到污染，影响油墨表面张力。如果PCB 阻焊油墨表面被破坏或受到污染，那么它的表面张力也会受到影响，使三防漆无法有效涂覆。因此，需找出污染源或破坏源，并采取相应的措施，防止这种问题的发生。

3 分析验证

3.1 取在线的哑黑阻焊油墨进行测试

取在线使用的哑黑阻焊油墨进行曝光后显影→后烤→后烤后酸洗测试。（1）曝光参数12 格，正常显影，结果使用达因笔测试达因值为40 mN/m。（2）文字立式烤箱150 ℃，2 h，结果使用达因笔测试达因值为32 mN/m。（3）后烤后使用成品清洗机清洗，酸洗浓度3.4%，结果使用达因笔测试达因值为36 mN/m。

3.1.1 曝光显影后的表面张力

此阶段的表面张力达到最高值40 mN/m，原因是显影过程中消泡剂和其他表面活性剂被除去，且油墨仍处于小分子状态。曝光显影是将部分油墨从表面去除，使其只剩需固化的油墨，从而达到最高的表面张力的过程。

3.1.2 后烤后的表面张力

此阶段的表面张力降至32 mN/m，相对较低。这是因为后烤过程中，油墨中的消泡剂、分散剂等表面活性剂有部分上浮到油墨表面，造成表面张力降低。后烤过程令油墨中的表面活性剂释放，这些微粒在上升过程中穿过油墨表面层，从而降低了表面张力。

3.1.3 后烤后过酸洗的表面张力

此阶段的表面张力为36 mN/m，居中状态。原因是酸洗过程除去了油墨表面残留的表面活性剂，从而提高了表面张力。但此时由于油墨已通过后烤从小分子交联成网状大分子结构，表面致密性更高，所以表面张力较低。这些观察结果指出了表面张力在PCBA 制程中的动态变化，并且揭示了影响张力的关键参数。理解这些变化对于优化三防漆的涂覆过程至关重要。

3.2 取在线的哑黑阻焊油墨成品板进行测试

（1）成品板直接使用达因值为40 mN/m 的笔测试，结果未出现扩散现象，分析正常的油墨表面张力达因值大于40 mN/m。

（2）成品板过回流焊2 次，再使用达因值为32 mN/m 的笔测试，结果笔水在2 s 内出现扩散现象。

（3）将回流焊2 次后的哑黑油成品板重新过成品清洗机，再使用达因值为36 mN/m的笔测试，结果笔水2 s以上未出现扩散现象。

3.3 取在线的蓝色阻焊油墨成品板进行测试

（1）成品板经过使用达因值为38 mN/m 的笔测试，结果笔水在2 s以上也没有出现笔水扩散现象，确认达因值为38 mN/m。

（2）成品板过回流焊2 次，再使用达因值为36 mN/m 的笔测试，结果笔水无法成形，分析是回流焊后油墨表面张力出现严重降低现象。

（3）将回流焊2 次后的蓝油成品板重新过成品清洗机，再使用达因值为36 mN/m 的笔测试，结果笔水在2 s以上未出现扩散现象。

（4）蓝油成品板使用脏的手套、裸手接触模拟板面被污染，使用达因值为36 mN/m的笔测试，结果笔水在受到污染的位置2 s内出现扩散现象。

3.4 取某品牌三防漆试验

取某品牌三防漆，其透明的丙烯酸保护膜能防止弱酸、碱、酒精、潮气等对PCBA 的侵蚀，取蓝色阻焊成品板清洗后（达因值达到36）过回流焊2 次，前后对比三防漆的喷涂效果。结果在两次回流焊后（此时的达因值已经降到32 mN/m以下）喷涂三防漆在局部孔口位置出现扩散现象，说明多次过回流炉会影响油墨表面张力导致三防漆无法完整涂覆。

3.5 小结

通过取在线成品板测试不同阻焊油墨表面张力：回流焊2次、回流焊2次后清洗、模拟板面被污染，使用达因笔测试阻焊油墨表面张力，结果见表1。由表1 可知，哑色油墨的表面张力大于亮光油墨的表面张力，成品板油墨表面的清洁度对油墨表面张力起至关重要的作用，对喷涂三防漆的效果起关键性影响，同时客户端过炉的控制以及过炉的次数也会影响三防漆的涂覆。

表1 不同因素对阻焊油墨表面张力的影响

4 结论

（1）从阻焊油墨材料上进行改善，需喷涂三防漆的油墨，由原来的光亮色改为哑色，可提高成品板的油墨表面张力。

（2）从制程上改善，需喷涂三防漆的产品，在包装前要进行清洗，特别是可经过稀酸清洗的产品酸洗后显著提高油墨表面张力，对于无法过酸洗的PCB用纯水洗也可提升表面张力。

（3）从客户制程上改善，与客户沟通后取得信息，PCBA 完成贴片后用清洗液清洗，可清洗掉PCBA 过程中产生的各种污染，从而保证三防漆的涂覆，但是会影响客户的生产效率和成本。