德国三防漆品牌有哪些(PCB电路板三防漆的性能验证)

Stefan Schroeder, 裴特笙全球产品经理

王振平, 裴特笙中国区总经理

总部位于德国的Peters裴特笙集团是一家为全球电路板行业提供全面涂层材料解决方案的供应商，包括光板的油墨，PCB贴片后的三防漆（敷形涂层材料）保护，以及敏感电路板的灌封。欧洲的第一块带有三防漆保护的电路板就是我们和合作伙伴联合制造出来的。一般的电路板设计寿命都会在10年以上，特别是汽车电路板，在外部环境影响下（如腐蚀性化学介质、高温、震动、湿气、盐雾、霉菌等）可能造成线路板的腐蚀和功能失效，三防漆主要用于保护线路板免受外部环境影响，从而延长线路板的使用寿命，那么如何在短时间内来验证电路板三防漆的保护性能呢？

图1 汽车行业电子系统的认证测试

当需要验证三防漆（敷形涂层材料）的性能及其在印刷电路板上的表现时，几个单独的测试无法做出全面的评估。在多数情况下需要进行一系列的测试，比如，在汽车行业认证测试中，需要进行一系列环境应力测试（如图1所示）。这些试验被用来评估汽车电子系统在模拟实际使用环境下的适用性。

比如，热冲击试验（TST）和热循环试验（TCT）主要检测那些难以被电子仪表所捕捉到的涂层裂缝和剥离。该不良只能在经过很长时间的老化后才能被外观检测到。在所谓的“强”热冲击试验（气体/气体）中，当热循环处于不同存储温度间的转换时间少于10秒时（也有对应的“弱”热循环测试，如定义的温度变化率为5K/分钟），由于热量的不匹配从而产生机械应力。

气候变化不仅仅只包括：昼夜变化，季节性变化，或因温湿（雷雨过后）所产生的短期较高空气湿度，同时还包括微气候变化。针对于汽车应用中，我们说所的变化可能包括：

·驾驶过程中发生的实时天气变化

·进入车体内部的额外潮气

·由天气变化或洗车等引起的结露

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图2 配备温度控制功能的环境试验箱

除了其他可能发生的温度影响，气温可能降至水凝点以下，从而导致潮气的冷凝。加速型气候测试，比如THB（温湿度85 °C/85 % R.H.）或HAST（加速型应力老化测试）被用来评估组件对潮气的敏感性，然而在这些实验条件下并没有出现结露，而只有配合结露的试验才能验证后期性能的可靠性。结露通常是在气候实验箱中人为特别控制的，即斜率模式；或者是根据JASO99标准将冷的组件放入湿热环境中来实现。

冷凝的形成和其风险直接关联于湿温条件下的变化，以下是典型的气候循环测试方法：

1. IEC 60068-2-3068-2-30000068-2-30 Db：无霜的湿热循环（25/55 °C [77/131 °F]/95 % R.H）

2. IEC 60068-2-1468-2-146868-2-146868-2-14 Nb：正常湿度等级下的温度变化

3. IEC 668-2-380068-2-38000068-2-38 Z/AD：有霜的湿热循环(-15/65 °C [6/149 °F]/93 % R.H.)

4. IPC-TM-650 测试方法，2.6.3.4“防潮和绝缘性能-三防漆（敷形涂层材料）”

一般来说，实验箱会配备避免测试件结露的装置， 使用暖气的普通加热方式不一定会产生结露；在三防漆测试过程中，试验箱需要具备一个结露选项，并通过测试件的温度变化延迟来确保产生结露。在根据宝马标准 GS 95011-4所设计的测试中，温度试验室只采用水淋加热方式，这将产生高达100%的高湿度，测试件被潮湿的热空气加热。因此，测试件总要比所处环境温度更冷一些，确保结露发生的必然性。在任何时刻，每当施加电势时，结露会引发腐蚀，标准要求在结露阶段进行功能测试。同时为了避免测试件电路自加热影响，必须缩短测试时间。

为了制造结露效应，环境试验箱必须提供一个在升温阶段中允许停止单独试验箱加热的选项。性能评估将基于以下标准：

1. 结露状态下，电气的操作性必须得到保证。

2. 在结露测试后，在显微镜下观察无电子转移迹象。

典型的三防漆保护涂层材料的防潮和绝缘性能测试是在齿梳上进行的，在高湿度条件下（GS95011-5）进行的热循环测试可以清楚地显示由潮气引起的循环加载阶段，在前三个湿度循环中，可以看到短暂的变化。在这些潮湿的温度条件下，三防漆能够保持高水平的防潮和绝缘性能。这个案例展示了不同三防漆的防潮和绝缘性能。

潮湿阶段和干燥阶段形成了快速响应，也可被称之为快速恢复(如图3所示)。

对于结露而言，三防漆的实际厚度非常重要，尤其是倾向于边缘损失的区域。

在涂层厚度足够的情况下，结露对防潮和绝缘性能没有影响，涂层厚度太薄则意味着防潮和绝缘性能的大幅下降。

当三防漆被应用于IPC-B-24或IPC-B-25线路板时，通常能保持一致性而不会有显著的问题。然而，三防漆可能会和焊接过程中的残留物发生反应导致绝缘性能下降或因该区域被污染而产生裂纹。这种相互作用必须要给予特殊考量，建议基于测试板的效果来规划生产流程。涂胶后的IPC-B-24或IPC-B-25线路板测试被用于初步的测试阶段。

然而，更广的产品耐老化能力可以通过使用IPC-B-52板来进行验证，这种新材料专为质量验证而设计，可以使涂层材料和产品过程结合在一起测试。在IPC-B-52线路板上可以捕捉到各种关键点，包括许多的元器件，梳状结构和QFP（方形扁平封装技术）的绝缘性能等都得到了考虑。相应关键点上各自的绝缘电阻值可通过程序控制记录下来。

这些测试板可以达到尽可能的模拟真实条件下的应用，通过精心挑选的实验参数来提供热循环测试数据。

不仅仅是汽车行业，以上试验也被应用于各种领域中。由于该实验非常耗时，有足够的容量和可用的试验箱是非常重要的。为此，Peters裴特笙技术研发中心配备了大量的测试试验箱，以确保能模拟各类试验条件，并由此来证明本公司三防漆的优异性能。

图5. Peters裴特笙技术研发中心，专为冷凝/热循环和双85测试所配备的试验箱。

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