一种智能产品用的三防漆喷涂工艺技术
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。
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。
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。
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。
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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