三防漆及其去除技術(shù)的研究綜述（058）

摘 要：三防漆涂覆于印制線路板及其組件的表面，可以有效地保護電路免遭惡劣環(huán)境的侵蝕、破壞，從而提高并延長它們的使用壽命，確保使用的安全性和可靠性。而在電子組裝的返修工藝和失效分析中，將三防漆去除干凈且不對組件造成損傷是十分重要的。主要介紹了三防漆的種類與性能，并分析總結(jié)了不同種類三防漆的去除工藝方法。

關(guān)鍵詞：三防漆；去除涂覆層；返修

0 引言

電子產(chǎn)品在使用和貯存過程中，通常需經(jīng)受如化學(xué)、震動、高塵、鹽霧、潮濕與高溫等環(huán)境，線路板及其電子元器件可能產(chǎn)生腐蝕、軟化、變形和霉變等問題，導(dǎo)致線路板電路出現(xiàn)故障。因此，在航天航空、工業(yè)控制、儀器儀表和消費類電子，以及汽車行業(yè)等領(lǐng)域，為使電子產(chǎn)品 （主要是指印制電路板）具有良好的三防保護能力，在印制電路板調(diào)試后通常會噴涂三防保護涂料 ^[1-2]。

此外，三防后的印制電路組裝件在通電調(diào)試和可靠性試驗中不可避免地還會出現(xiàn)各種問題，此時就不得不進行元器件的返修或更換。這種三防條件下的印制電路組件返修由于其工藝狀況的復(fù)雜性和對產(chǎn)品可靠性影響的不確定性，一直被認為是電子組裝和失效分析技術(shù)中的難點，成為設(shè)計師、工藝人員和質(zhì)量管理者共同關(guān)注的問題^[3]。本文主要介紹了三防漆的種類與性能，并分析總結(jié)了不同種類三防漆的去除工藝方法。

1 三防漆的種類與性能

1.1 三防漆的作用

三防漆 （Conformal Coating）是一種特殊配方的涂料，具有良好的耐高低溫性能，以及優(yōu)越的絕緣、防潮、防漏電、防震、防塵、防腐蝕、防老化和耐電暈等性能 ^[4]。根據(jù)每個地區(qū)和每個廠家使用的要求和側(cè)重面，三防漆有多種叫法，如三防膠、防潮膠、絕緣膠、防潮漆、保護漆、防護漆、披覆膠、涂覆膠、防水膠、防潮油、三防油、三防劑、保護劑、防潮劑和保形涂料、敷型涂料、共形覆膜、共性涂覆等。

三防漆涂覆于印制線路板及其相關(guān)分立器件、集成電路的表面，固化后成一層透明保護膜，可有效地隔離線路板，并可保護電路免遭惡劣環(huán)境的侵蝕、破壞，從而提高并延長它們的使用壽命，確保使用的安全性和可靠性。此外，三防漆可以起到屏蔽和消除電磁干擾和防止線路短路的作用，提高線路板的絕緣性能，允許更高的功率和更近的印制板間距，從而可滿足元件小型化的目的。

1.2 三防漆的種類

根據(jù)美軍標MIL-I-46058C，三防漆從化學(xué)成分上主要可分為丙烯酸樹脂 （Acrylic，Type AR）、環(huán)氧樹脂 （Epoxy，Type ER）、有機硅 （Silicone，Type SR）、聚氨酯 （Urethane，Type UR）和 聚對二甲苯 （Parylene，Type XY）五 大類 ^[5]。而 從固化方式上，有溶劑型固化、室溫固化、熱固化和紫外光固化等。根據(jù)當前三防漆材料市場使用情況的調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果（如圖 1 所 示 ），62 %的 用戶主要使用聚氨酯類三防漆，是目前市場應(yīng)用最廣的產(chǎn)品 ^[6-9]。

1.3.1 含溶劑丙烯酸樹脂三防漆

有理想的電性能、物理性能和抗霉菌性能，適用期長，容易涂覆，固化時間短，且固化時不放熱，不至于損壞熱敏元件，固化后無收縮。此外質(zhì)地柔韌，對溶劑敏感，具有易以修復(fù)的特征。

1.3.2 環(huán)氧樹脂類三防漆

一般為雙組份，適用期短，防潮性能、抗鹽霧性能和抗化學(xué)品性能好，更換元件或修理電路板必須用物理手段剝離掉環(huán)氧樹脂膜，涂覆前需對易碎元件施加保護措施。

1.3.3 有機硅三防漆

柔軟的彈性涂層材料，有耐溶劑型和溶劑清除型兩種產(chǎn)品，能很好的釋放壓力，耐高溫 200 ℃，具有很好的耐化學(xué)腐蝕性和耐鹽噴特性，易修復(fù)，且具有顯著的電絕緣特性，適合那些有高發(fā)熱元件，例如大功率電阻多的高頻電路板。

1.3.4 聚氨酯類三防漆

有單組份和雙組份兩種，長期介電性好，有優(yōu)越的防潮性能和耐溶劑性能，且在低溫環(huán)境下性能穩(wěn)定。涂覆前必須保證電路板清潔，特別是不能有水分存在。

1.3.5 聚對二甲苯類三防漆

聚對二甲苯類三防漆采用獨特的真空氣相沉積工藝制備，具有涂層厚度均勻、致密無針孔、透明無應(yīng)力、不含助劑、不損傷工件、電絕緣性和防護性好等優(yōu)異性能，是目前所知高頻元件、高密度組件、高絕緣組件最有效的防護涂層材料。

1.3.6 UV 固化類三防漆

紫外光 （UV）固 化 技 術(shù) 由 于 具 有 高效（Efficient）、節(jié)能 （Energy saving）、環(huán)保 （Environmental friendly）、經(jīng)濟 （Economic）和 萬能性 （Enabling）而 被 人 們 稱 之 為 “5E”技術(shù)，并隨著人類對環(huán)境保護的重視得到了長足的發(fā)展。UV 固化類三防漆不需要溶劑，不燃燒，不含揮發(fā)性有機化合物 ，符合現(xiàn)行和擬議中的環(huán)保法規(guī)，可提供很好的耐化學(xué)性能和耐熱性能，柔性好，表面光澤，粘附力強，覆蓋好，固化時問短，是其他產(chǎn)品的幾分之一 （以秒計算）。目前紫外光固化三防漆按預(yù)聚物基體樹脂的種類來分主要有以下4 類：不飽和聚酯類、聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯、丙烯酸酯化的丙烯酸樹脂。

1.4 涂覆材料的選擇原則

三防漆的理化性能和工藝性能各有差異，應(yīng)根據(jù)具體的工作環(huán)境、電性能要求和線路板布局等綜合選擇適合產(chǎn)品的涂覆材料。

2 三防漆涂覆層的去除工藝

對已涂覆有三防漆的印制電路組件進行返修，更換有缺陷的元器件時，應(yīng)根據(jù)要返修的部位，先清除該部位上的表面涂覆層，并且不能影響到周圍的元器件及涂覆表面。此外，在集成電路和分立電子元器件失效分析中，器件表面涂覆的三防漆會妨礙我們對器件表面真實封裝形貌的觀察，并且將會對掃描聲學(xué)顯微觀察的結(jié)果產(chǎn)生影響。因此將三防漆去除干凈且不對元器件造成損傷，對于電子元器件的組裝工藝和失效分析結(jié)果的準確性是十分重要的。

目前國內(nèi)外常用的三防漆去除方法有機械方法、加熱法、微研磨法和化學(xué)溶劑法等 ^[11-12]，如圖 2 所示。在一些情況下，可能還需要把幾種去除技術(shù)結(jié)合使用。

2.1 機械方法

機械方法指用鋒利的小刀或手握砂輪等工具刮、切或打磨漆層，或者采用竹簽等器具手工進行物理剝離，這對操作者提出了較高的要求，容易給產(chǎn)品帶來嚴重的損害。雖然機械方法去掉三防漆保護層也許是最容易的方法，但卻是人們最不愿意使用的。

2.2 加熱法

一般采用電烙鐵直接加熱到一定的溫度把三防漆燒透。但是多數(shù)固化后的三防漆能耐住很高的溫度，需要非常高的溫度和/或長的時間去除，會使旁邊的漆膜變色或老化，留下一些殘留物，甚至可能會燒焦層壓基材或使之分離。而且一些對溫度較敏感的元器件不適合采用此方法。此外，某些三防漆加熱后會釋放有毒氣體，需采取相應(yīng)的保護措施。

2.3 微研磨法

采用噴刷方式，將特殊配方的介質(zhì)微粒導(dǎo)入壓縮氣流，在特定可調(diào)的壓力下將介質(zhì)有選擇性地噴射到所需清除三防涂層的部位，將 PCB 及元器件上的三防涂層快速、有效地清除。微研磨法操作必須非常熟練，不能讓高速粒子進入研磨位置周圍的柔軟保護膜中。此外，在高速粒子通過的路徑上會產(chǎn)生靜電荷，易造成靜電損傷。目前通過離子風(fēng)刀、定制 ESD 手柄和噴嘴、靜電消散底板和接觸探頭進行 ESD 防護，ESD 電壓可控制在±10 V 的范圍內(nèi)。并且許多微研磨系統(tǒng)有抗靜電電離器，在裝置的內(nèi)部有接地點。

選用媒介的種類 （微粒大小、形狀、硬度及靜電值）對去除效果有直接的影響，目前常用的介質(zhì)微粒有以下幾種。

2.3.1 生物媒介 （如胡桃殼）

一種較軟的媒介，適用于各種三防漆涂覆層，大顆粒 （直徑 250 μm）的 胡桃殼能夠迅速地去除涂覆層，而且由于本身材質(zhì)較軟，操作失誤時帶來的后果也不會很嚴重，其生物降解性也不會對環(huán)境造成污染。但會產(chǎn)生殘留物，且會產(chǎn)生非常高的 ESD 電 壓 ，在 某 些 應(yīng) 用 中 可 高 達 25000 V。

2.3.2 塑料媒介

硬度類似胡桃殼，顆粒比胡桃殼略小 （直徑200 μm），去除涂覆層的時間較長，但能減少靜電釋放，且可重復(fù)使用。

2.3.3 碳酸氫鈉

最軟的一種，針狀或單晶狀的結(jié)構(gòu)使之成為打磨柔韌材料的最佳選擇，可用來去除較硬的難處理的涂層，溶于水因此非常容易清潔。

2.3.4 三氧化二鋁

較硬的媒介，可打磨電路板，所產(chǎn)生的靜電電壓通常在500～1 000 V 之間。

2.4 化學(xué)溶劑法

這是目前去掉三防漆涂覆層最常用的辦法。化學(xué)溶劑法能否成功取決于需去除的三防漆涂覆層的化學(xué)性質(zhì)和具體溶劑的化學(xué)性質(zhì)。所選用的化學(xué)溶劑要確保不會損壞基板和返工位置鄰近的部位。在大多數(shù)情況下，化學(xué)溶劑并不真正把涂覆層溶解掉，而是讓它膨脹。涂覆層一旦膨脹，就可以很容易地把它輕輕刮掉，或者輕輕擦掉，如有機硅三防漆。

需要去掉電路板兩面的整個涂覆層時，必須把整個電 路 板 浸 入 溶 劑 或 者 溶 劑/保 護 層 清 除 劑 中 。

三防漆涂覆層的去除時間取決于涂覆層的具體組分、所選的溶劑，以及涂覆層的厚度。將溶劑或保護膜清除劑加熱，或采用超聲攪拌，可以減少浸泡時間。有時，可能需要用刷子將涂覆層殘余去除干凈。當涂覆層去除干凈后，需立即用乙醇 （異丙醇或甲醇）進行清洗，并經(jīng)去離子水洗滌后進行干燥。

對于印制電路板局部區(qū)域或元器件表面涂覆層，可直接用棉簽蘸取溶劑或凝膠狀溶劑將涂覆層擦除。或者在待更換元器件的周圍，用掩膜構(gòu)成一個堤壩，把溶劑或涂覆層清除劑始終保持在指定的地方。

3 不同類型三防漆的去除工藝方法

我們將對不同三防漆涂覆層所適用的去除技術(shù)進行了歸納總結(jié)，如表 2 所示。因根據(jù)返工元件的環(huán)境、特性決定最適當?shù)娜榔嵬扛矊拥娜コに?/span>，以節(jié)約資金和時間。

4 結(jié)束語

三防漆涂覆于印制線路板及其組件的表面，可有效地隔離線路板，并可保護電路免遭惡劣環(huán)境的侵蝕、破壞，從而提高并延長它們的使用壽命，確保使用的安全性和可靠性。而在電子組裝的返修工藝和失效分析中，將三防漆去除干凈且不對組件造成損傷是十分重要的。因此印制電路組件的三防漆的選用及涂覆層的返修去除是一項很值得研究而且需要極其重視的工藝。隨著元器件的微型化程度不斷提高，選擇適合產(chǎn)品特點的三防漆并制定一套完整實用的涂覆層去除工藝，都對產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。