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一种智能产品用的三防漆喷涂工艺技术

2024-12-13

作者:深圳杰伦特科技有限公司 周润根 徐永

摘要:对养殖场智能产品的核心部件 PCBA 所用的三防漆的性能、喷涂工艺方法、试验验证方法进行了系统阐述,确保了经三防漆防护的 PCBA 能长期耐受养殖场严苛的使用环境要求。

关键词:养殖场 智能产品 三防漆

1  三防漆定义

1.1三防漆就是对产品具有防尘、防潮(防水)、防化学腐蚀功能的一种油漆。将油漆喷涂在PCBA表面上,确保空气中的脏物、灰尘、异物、易发霉的微生物与电子元器件和焊点隔离开,达到防尘的作用;PCBA表面上的三防漆,确保电子元器件和焊点处在密封状态下,潮气、水份不能进入,达到防潮(防水)的功能作用;确保电子元器件和焊点不会被氧化和腐蚀,起到防化学腐蚀的作用。

2 养殖场严苛的环境条件

养殖场的环境条件,与一般家用、民用的电子产品所处的环境条件具有很大的不同,养殖场的环境条件更加严苛,对养殖场的智能电子产品耐环境条件性能有更高的要求。养殖场的环境条件主要有以下一些特殊的方面。

2.1 现场的湿度:因养殖场每半个月到一个月需使用水压10-13 Mpa的加压自来水清洗一次,清洗过程中及清洗后,现场的相对湿度会达到:100%。

2.2 现场的空气中含有一定量的氨气(NH3)、硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)气体,这些气体具有一定的腐蚀性,会导致电子元器件、焊点、铜箔出现被氧化和生锈的现象。

2.3 现场清洗后,需要进行高温消毒,设备和三防漆需耐受高温、高湿环境条件,高温60℃、消毒24小时。

2.4 现场需使用各种消毒液喷淋消毒

养殖场常用的消毒液如下:

序号

作用类别

产品名称

主要成份及功能介绍

1

碘类

碘可安

聚维酮碘溶液

2

酸类

迈微卫可

过硫酸氢钾复合物粉

3

氧化类

挑战金盾

双氧水、过氧乙酸、稳定剂、表面活性剂等

4

碱类

氢氧化钠溶液

氢氧化钠

5

卤素类

消毒威

二氯异氰尿酸钠

6

醛类

福尔马林:醛类消毒剂

含37—40%的甲醛水溶液

7

酒精类

95%酒精

95%酒精

3 三防漆性能指标

为了使三防漆能耐受养殖场严苛的环境条件,单组份改性聚氨脂树脂三防漆的性能指标需满足以下要求。

3.1 三防漆机械与热学性能

序号

检测项目

数值

测试方法

1

轴弯曲实验

>180°

GB/T 6742-2007

2

  阻燃性能

UL94V-0

垂直测试

3

附着力

5B级 ASTM

GB/T 9286-1998

4

吸水性

24H,23℃,10mg

HG3856-2006

3.2 三防漆固化后漆膜介电性能

序号

检测项目

数值

测试方法

1

体积电阻率

1015Ω.CM

GB/T1410-2006

      1014 Ω.CM

水下7天后

2

介电强度

110 KV/mm

GB/T1981.2-2009

3

介电损耗因子

0.023

IEC60763

4

介电常数

3.3

IEC60763

5

痕迹因子

    CTI>600

IEC60112

3.3  三防漆防腐蚀性能

序号

检测项目

数值

测试方法

1

盐雾测试

通过

GB/T 2423.17-2008

2

  霉菌测试

通过

IPC-TM-650- 2.6.1.1:2000

3

耐酸测试

通过

GB/T 1763-1986

4

耐碱测试

通过

GB/T 1763-1986

5

耐高温高湿测试

通过

IPC-TM-650-

2.6.3.3 B

4 三防漆喷涂工艺

三防漆喷涂前需要完成 PCBA的ICT(In Circuit Test)及功能测试,如有故障,需要完成维修后才能喷涂三防漆。

4.1 三防漆喷涂工艺要求

4.1.1 对PCBA板进行清洁和烘板,除去潮气、水分和灰尘。喷涂前必须先将PCBA板面的灰尘、潮气和助焊剂残留清除干净,确保三防漆在PCBA板面有很好的附着力。

4.1.2 按PCBA产品尺寸及板面元器件布局正确制作喷涂治具。如下图,是一款养殖场智能硬件产品的电源板PCBA的喷涂治具。

image.png

4.1.3 采用三防漆全自动机械喷涂线,对喷涂区域进行喷涂,确保全部覆盖元器件和焊点、焊盘,如下图。

image.png

4.1.4 喷涂干膜厚度控制在:30-75 UM 为佳。

4.2 三防漆喷涂工艺参数

4.2.1管路压缩空气压力:0.55 MPa。

4.2.2 喷涂油缸空气压力:0.28 MPa。

4.2.3 自动喷枪出漆量大小调节:可调范围为0-50, 调到35。

4.2.4 自动喷枪雾化大小调节:可调范围为0-500,调到200.8(备注:出漆量大,相应雾化也调大)。

4.2.5 烘烤条件:90℃、5分钟,漆膜表干。

4.2.6  一款养殖场智能硬件产品的电源板喷涂喷枪走线编程如下图,每模一出四。

image.png

5 三防漆漆膜外观质量要求

5.1 三防漆涂层应平整、光亮,厚薄均匀,将焊盘、贴片元器件或导体表面保护好。

5.2 三防漆涂层表面不能有桔皮形状、气泡、针孔、波纹现象。

5.3 不需要防护的电子元器件上不能喷到三防漆。

5.4 一款养殖场智能硬件产品的电源板PCBA的TOP面喷涂三防漆后如下图。

image.png

6 可靠性试验验证

可靠性性能测试条件:三防漆喷涂后,PCBA在常温通风环境下,应放置168小时后做可靠性性能测试。或者在80℃-90℃高温中烘烤2-4小时,再放置24小时后做可靠性性能测试。

6.1 已喷三防漆的 PCBA 高温存储、低温存储、低温工作、高温工作、恒定湿热、盐雾试验试验条件和结果如下表。

序号

测试项目

测试标准

测试结果

1

高温存储

85℃±2℃, 55%RH,24小时

合格。

1. 无起泡、裂纹、脱落、开

裂、锈蚀等异常现象

2.恢复常温后,功能测试OK

2

低温存储

-30℃±2℃,0%RH, 24小时

合格。

1.无起泡、裂纹、脱落、开

裂、锈蚀等异常现象

2.恢复常温后,功能测试OK

3

低温工作

通电工作情况下,-20℃±2℃, 0%RH,24小时

合格。

1.无起泡、裂纹、脱落、开

裂、锈蚀等异常现象

2.恢复常温后,功能测试OK

4

高温工作

通电工作情况下,60℃±2℃, 55%RH,24小时

合格。

1.无起泡、裂纹、脱落、开

裂、锈蚀等异常现象

2.恢复常温后,功能测试OK

5

恒定湿热

通电工作情况下,40℃±2℃, 95%RH,24小时

合格。

1.无起泡、裂纹、脱落、开

裂、锈蚀等异常现象

2.恢复常温后,功能测试OK

6

盐雾试验

1.35℃±2℃、湿度95%RH的密闭环境中境中                  2.氯化钠溶液的浓度5%,喷雾96小时

合格。

1. 外观无明显变形、变色

2. 涂层无起泡、龟裂、脱落

3. 表面无生锈

4. 恢复常温后,功能测试OK


作者简介

周润根,本科毕业于华东理工大学,高级工程师,主要从事塑胶产品注塑、喷涂工艺技术研究以及硬件PCBA制造工艺技术研究。


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