彭 節(jié) 王伶俐 張 剛

（武漢軍械士官學(xué)校基礎(chǔ)部 武漢 430075）

1 引言

印制電路板的三防是指防潮、防霉和防鹽霧，是對(duì)電子設(shè)備在惡劣工作環(huán)境中提高可靠性、延長(zhǎng)使用壽命、減少故障率的重要保障作用。采用三防涂料對(duì)印制電路進(jìn)行保護(hù)涂覆是目前最主要的三防技術(shù)手段。［1］三防涂料的種類(lèi)很多，常用的類(lèi)型有聚氨酯樹(shù)脂、有機(jī)硅、聚丙烯物、環(huán)氧化合物、聚對(duì)二甲笨等。用于印制電路板的三防涂料應(yīng)具有以下特性：抗電強(qiáng)度高、介電常數(shù)Er小、體積電阻ρ≥1.5×1012MΩ·cm、絕緣電阻大于1×109Ω；涂層抗霉等級(jí)0級(jí)，高、低溫特性和物理機(jī)械性能好；涂層透明度好，無(wú)腐蝕；工藝簡(jiǎn)單，固化溫度低等。其中具有優(yōu)異的電性能尤為重要，它直接影響著電路的正常工作和可靠性。在此著重分析研究DB SF－6101三防涂料的絕緣、耐壓、特性阻抗電性能指標(biāo)。

2 試驗(yàn)

2.1 試樣前處理

印制電路板材料為聚酰亞胺玻璃布（介電常數(shù)Er為4.6～4.0），雙面覆銅箔，尺寸為300mm×200mm，介質(zhì)厚1.5mm，導(dǎo)線寬0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm，導(dǎo)線間隔0.5mm、1mm、1.5mm、2mm。

用無(wú)水乙醇清洗印制電路板，清洗時(shí)將適量無(wú)水乙醇倒入不銹鋼容器內(nèi)，放入電路板，使用防靜電刷子輕輕的反復(fù)刷洗，干凈后，直立放在防靜電架上，瀝干后，用干凈的無(wú)水乙醇再次清洗，瀝干，之后放入干燥箱內(nèi)烘干。［7］

2.2 三防保護(hù)劑配制及工藝

三防保護(hù)劑采用DB SF－6101三防涂料，該保護(hù)劑是以有機(jī)硅氧烷為主體、經(jīng)多元共聚形成的具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物和相應(yīng)的有機(jī)溶劑配制而成的特種涂料。

由于DB SF－6101有機(jī)硅氧烷的Si－C鍵和Si－O鍵的高鍵能和形成的彈性結(jié)構(gòu)以及有機(jī)硅主鏈不存在雙鍵，因而熱穩(wěn)定性高、不易被紫外光和臭氧分解、耐氧化和耐候能力強(qiáng)。有機(jī)硅材料具有良好的電性能，受頻率的影響很小，絕緣電阻高、耐擊穿電壓大、介質(zhì)損耗低。

涂料配方見(jiàn)表1，盛于一個(gè)潔凈塑料容器內(nèi)并攪拌均勻。

表1 涂料配方

表2 稀釋劑配方

稀釋劑配方見(jiàn)表2，盛于另一個(gè)潔凈塑料容器內(nèi)并攪拌均勻。

防霉劑的種類(lèi)很多，常用有機(jī)防霉劑有：五氯苯酚、N，N－二甲基－N′－苯基（氟二氯甲基硫代）磺酰胺、8－羥基喹啉銅、苯并咪唑氨基甲酸甲酯等。將防霉劑直接添加到涂料中，添加量根據(jù)需要來(lái)確定。［3］

配制好的DB SF－6101涂料采用噴涂、浸涂、刷涂等方法施工，根據(jù)施工工藝，用稀釋劑調(diào)節(jié)粘度，在印制電路板正反兩面均勻涂覆，涂覆后水平靜置，自然干燥4小時(shí)后，再進(jìn)行第2、第3次涂覆。涂覆均勻，厚度分別為40μm、60μm、80μm。

將涂覆過(guò)的印制電路板平放入干燥箱中（不能重疊），加溫至45℃～50℃烘8小時(shí)，切斷電源，隨箱冷卻至常溫。［4］

2.3 試驗(yàn)條件

印制電路板三防試驗(yàn)條件：

1）濕熱試驗(yàn)條件：高溫高濕階段60℃，RH95%；低溫高濕階段30℃，RH95%；持續(xù)時(shí)間10天（10個(gè)循環(huán)）［2］。

2）鹽霧試驗(yàn)條件：鹽溶液（5±1）%NaCl；鹽溶液PH值6.5～7.2；鹽霧沉降率0～2.0ml／80cm2h；試驗(yàn)溫度35℃±2℃；連續(xù)噴霧96小時(shí)［5］。

3）霉菌試驗(yàn)條件：菌種為黑曲霉、黃曲霉、雜色曲霉、繩狀青霉、球毛殼霉；溫度24℃～31℃；相對(duì)濕度90%～100%；持續(xù)時(shí)間28天（28個(gè)循環(huán)）［6］。

3 結(jié)果與討論

3.1 絕緣性能

電路板導(dǎo)體之間絕緣電阻的測(cè)試在標(biāo)準(zhǔn)的大氣和具有良好的屏蔽環(huán)境條件下進(jìn)行，采用YD2683全數(shù)顯絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量，測(cè)試電壓為10V±1V，100V±15V，500V±50V三種，每個(gè)試樣測(cè)3個(gè)數(shù)值，以最小值作為試樣的絕緣電阻值。［9］測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，從表中可知：涂層越厚絕緣電阻越大，但涂層厚度超過(guò)60μm以上絕緣電阻增速放緩；導(dǎo)體間距為0.5mm的試樣絕緣電阻值大于500MΩ，導(dǎo)體間距為lmm的試樣絕緣電阻值大于1000MΩ，滿足三防涂覆基本要求。

表3 電路板導(dǎo)體間絕緣電阻

3.2 耐壓性能

采用YD2678耐壓測(cè)試儀測(cè)量電路板耐壓性能，把直流電壓加在電路板相鄰導(dǎo)體上，或加在一組導(dǎo)體公用部分和相鄰組導(dǎo)體公用部分，電壓從0V勻速上升，在測(cè)量中以30s內(nèi)不出現(xiàn)飛弧、火花、放電或擊穿等現(xiàn)象的最大電壓確定為耐壓值［10～11］。測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，對(duì)耐壓數(shù)據(jù)分析可知耐壓值是隨著涂層厚度而增加的，但導(dǎo)線間距的大小是決定耐壓值的主要因素。

表4 耐壓測(cè)量數(shù)據(jù)

3.3 特性阻抗

印制電路板的特性阻抗是根據(jù)電路的需要在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中已確定。經(jīng)三防涂覆和試驗(yàn)后，電路板的特性阻抗變化，可根據(jù)嵌入式微帶線特性阻抗公式進(jìn)行分析。

嵌入式微帶線特性阻抗公式：

式中：Er為印制板基材的介質(zhì)常數(shù)；W 為傳輸導(dǎo)線寬度；T為傳輸導(dǎo)線厚度；H 為介質(zhì)層厚度。［8］

經(jīng)過(guò)三防涂覆試驗(yàn)后的印制電路板傳輸導(dǎo)線寬度和厚度是不會(huì)改變的，但電路板介質(zhì)層厚度會(huì)增加，介電常數(shù)Er會(huì)變化，特性阻抗也會(huì)隨之變化。

采用CIMS1000特性阻抗測(cè)試儀測(cè)量電路板的特性阻抗，圖1是印制電路板三防涂覆試驗(yàn)前后特性阻抗曲線，“0”曲線是沒(méi)有經(jīng)過(guò)三防涂覆和三防試驗(yàn)的電路板特性阻抗，另三條曲線是經(jīng)過(guò)三防試驗(yàn)涂層厚度分別為40μm、60μm、80μm的電路板特性阻抗，從曲線可知特性阻抗是隨著涂層厚度而增加變化的，厚度較薄時(shí)特性阻抗變化不大，但厚度較厚時(shí)特性阻抗就變化大了，對(duì)電路的影響也就大了。

圖1 涂層厚度與特性阻抗的關(guān)系

4 結(jié)語(yǔ)

三防涂料DB SF－6101對(duì)印制電路板具有很好的三防保護(hù)作用，能保持電路板良好的絕緣、耐壓和特性阻抗電性能。增加三防涂層厚度可以提高電路板的絕緣和耐壓指標(biāo)，但三防涂層過(guò)厚會(huì)影響特性阻抗，綜合分析，涂層厚度在40μm～60μm為最佳。在實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)印制電路板設(shè)計(jì)的需求來(lái)選擇確定三防涂覆指標(biāo)。

［1］侯保榮.海洋腐蝕環(huán)境理論及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，1999：20－50.

［2］電子科學(xué)研究院.電子設(shè)備三防技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2000：70－98.

［3］楊文生.印制板涂覆工藝材料三防性能檢測(cè)與優(yōu)選［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1995：120－140.

［4］李金桂，趙閨彥.腐蝕和腐蝕控制手冊(cè)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1988：5－28.

［5］白榮生.電路板新制程手冊(cè)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1998，1：50－69.

［6］化學(xué)工業(yè)部化工機(jī)械研究院.腐蝕與防護(hù)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996：652－727.

［7］張紅雨.鹽霧試驗(yàn)ISO 9227：2006與ISO 9227：1990對(duì)比分析［J］.材料保護(hù)，2009，42（5）：71－73.

［8］蘇新虹.特性阻抗的測(cè)試與控制［J］.印制電路信息，2000（4）：39－42.

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［11］石珊.表面安裝和高密度印制線路板［J］.印制電路與貼裝，1999（7）：43－49.