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電子產(chǎn)品的防水防潮歷來就是一大難題,因?yàn)樗鼪]有標(biāo)準(zhǔn)化萬無一失的做法,都是靠工藝工程師們的智慧以及新型防水防潮材料的輔助,合力達(dá)到目標(biāo),一般都涉及到注塑、密封、排氣、膠墊、導(dǎo)流,散熱,變形,開模等一系列工藝。
其中PCBA電路板防水防潮防腐蝕是核心,畢竟電子產(chǎn)品中相對(duì)脆弱的部分就是PCBA,一旦水汽或者腐蝕性流體滲入到PCBA上,則會(huì)造成元器件管腳短路或者被腐蝕,就會(huì)使電子產(chǎn)品的功能受影響甚至損毀,PCBA防水防潮防腐蝕方法從外到內(nèi)通常是結(jié)構(gòu)防護(hù)+灌封防護(hù)+PCBA功能涂層防護(hù),接下來青山新材小編就分別介紹這幾個(gè)工藝。
電子產(chǎn)品常見的防水防潮工藝
一、結(jié)構(gòu)防水
結(jié)構(gòu)防水是電子產(chǎn)品防水最為傳統(tǒng)的模式,也應(yīng)該是大多數(shù)工程師們最先想到的辦法,主題思想是疏水,導(dǎo)流,外部封裝與內(nèi)部電氣部分的有效隔離,產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)以及各種封堵是要點(diǎn),當(dāng)然越是復(fù)雜模具的成本也不便宜。比如前幾年部分防水手機(jī)在設(shè)計(jì)耳機(jī)孔,充電口時(shí)候采用防水蓋、密封圈等設(shè)計(jì)方法,就是從外部著手去堵,相當(dāng)一部分電子產(chǎn)品是采用了這種方式,從而達(dá)到防水防潮的目的。
手機(jī)防水設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)防水防潮還有一種做法就是前幾年流行的超聲波,適用于一些外觀全封閉式的電子產(chǎn)品,即便是從結(jié)構(gòu)上做很多的改變依然無法更好的阻止水氣的浸入,因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品特別是手機(jī)、耳機(jī)、手表、醫(yī)療設(shè)備類的產(chǎn)品使用非常頻繁,外觀遭到人為非人為破壞都是隨時(shí)存在的,外殼自身也存在著變形的風(fēng)險(xiǎn),外觀結(jié)合處的縫隙也會(huì)隨之變形,成為潛在的風(fēng)險(xiǎn)。
二、灌封膠防水
灌封方式防水目前常見的是采用環(huán)氧樹脂灌封膠,是用于電子產(chǎn)品模組的灌封,可以將整個(gè)PCB板包裹其中,從而起到防水、防潮、防鹽霧、防霉菌、抗震、抗外力沖擊等,環(huán)氧樹脂是飽和性樹脂,以其為基材生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂灌封膠具有本體強(qiáng)度高、粘接力強(qiáng)、耐候性好、收縮率低、絕緣強(qiáng)度高、無毒環(huán)保等特性,灌封后能在-45-120℃間穩(wěn)定的機(jī)械和電氣性能。能對(duì)電路板全方位保護(hù),極大提高電路板的使用壽命。但同時(shí)也存在一些比較致命的問題,比如PCB板的散熱將會(huì)非常受影響,最麻煩的是產(chǎn)品幾乎沒有返修的可能,或者說返修成本過高。
電子產(chǎn)品樹脂灌封膠防水
三、PCBA防水防潮涂層
(1)三防漆類
三防漆也叫線路板保護(hù)油、披覆油、防水膠、絕緣漆、防潮漆,三防漆類產(chǎn)品普遍比較厚,基本上涂層厚度會(huì)達(dá)到50微米,散熱不好,粘稠度高,一公斤產(chǎn)出比較低,干燥慢,目前很多三防漆依然使用揮發(fā)性溶劑,對(duì)人體與環(huán)境有很大傷害,這對(duì)于一些產(chǎn)品要出口歐美的制造企業(yè)來說環(huán)保不能達(dá)標(biāo)。如果一定要使用,則需要使用類似T8507這樣無溶劑的環(huán)保三防漆。
灌封膠對(duì)電路板的防護(hù)作用超過三防漆。如果只要起到一個(gè)最基本的防護(hù)作用,是可以選用三防漆防護(hù)。
電路板三防漆
(2)PCBA納米防潮涂層
電路板納米防水防潮涂層,是一種納米新材料,也叫納米涂層,目前較理想的三防漆替代品,厚度僅2-4微米,肉眼看不到,在PCB表面形成一張極薄的網(wǎng),有效降低PCB表面能量,形成荷葉效應(yīng),散熱性能好,不影響連接器正常導(dǎo)電,防水可以達(dá)到IPx5,基本滿足生活防水標(biāo)準(zhǔn),也可以防腐蝕,抗酸堿鹽。
目前中高端運(yùn)動(dòng)耳機(jī)防汗就用這種涂層技術(shù),納米涂層在操作方面非常簡單,直接把線路板在納米防水液里浸泡幾秒取出來自然晾置5分鐘就可以了。維修方便,環(huán)保達(dá)標(biāo),比如行業(yè)內(nèi)口碑和品質(zhì)都比較好的是青山新材TIS-NM納米涂層符合RoHS,REACH,鹵素檢測等歐盟環(huán)保認(rèn)證,已被眾多生產(chǎn)商所采用。
PCB納米涂層表面超疏水現(xiàn)象
關(guān)于在PCBA上采用涂層的方式進(jìn)行防水防潮防腐蝕的工藝,根據(jù)材料的特性更細(xì)致的又可以分為噴霧式涂層、浸泡式涂層、刷涂式防水涂層。
PCBA防水防潮防腐蝕常見的涂層工藝
目前市場上的電子產(chǎn)品納米防水防腐蝕材料大體上分為以下三種,各有優(yōu)缺點(diǎn),在此青山新材小編簡要的總結(jié)一下幾種防水涂層的性能,為廣大即將要使用納米防水涂料的生產(chǎn)者提供一點(diǎn)參考。
一、表面噴霧式納米防水涂層
(1)手持便攜式壓力噴霧防水涂層
可理解為納米噴霧劑,采用表面噴霧的形式,使手機(jī)或者平板電腦表面形成一層納米膜,從而從外部阻止水氣的進(jìn)入,達(dá)到防水的效果,也可以直接噴涂到PCBA上,噴涂的厚度由噴涂次數(shù)的噴涂時(shí)區(qū)域內(nèi)停留時(shí)間來決定。
手機(jī)防水噴涂
優(yōu)點(diǎn):操作簡單
缺點(diǎn):使用在外部時(shí)抗磨損能力較弱,畢竟涂層是在產(chǎn)品的外殼部分,外殼是各種物品接觸最密切的部分,面對(duì)太多復(fù)雜的使用環(huán)境,損傷率會(huì)大大加快,并且產(chǎn)品在使用的過程中外觀有變形的風(fēng)險(xiǎn),一旦變形就無法保證水氣對(duì)內(nèi)部電路板的影響。
建議:可使用到一些短期需要防水功能的產(chǎn)品上
(2)真空鍍膜機(jī)噴霧防水涂層
這種技術(shù)是采用真空鍍膜機(jī)將防水劑在真空條件下采用噴霧的形式從產(chǎn)品外觀的隙縫中噴入產(chǎn)品內(nèi)部,目的還是為了讓防水劑更廣泛的去接觸電路部分,但由于各種產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)不一樣,密封性也不一致,所以噴霧之后防水劑在產(chǎn)品內(nèi)部形成的涂層往往不完整。
優(yōu)點(diǎn):可多臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)作,加快效率
缺點(diǎn):需要購買一定數(shù)量的設(shè)備,首先設(shè)備的質(zhì)量會(huì)影響鍍膜的質(zhì)量,況且有些設(shè)備的宣傳效果遠(yuǎn)大于實(shí)際應(yīng)用效果,因此在很大程度上會(huì)受制于設(shè)備的性能,按照其原理來看,不同的手機(jī),不同的密封程度都會(huì)對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的噴霧效果有不同的反應(yīng),很容易造成覆膜不完整,良率不好保證。
建議:要有比較好的設(shè)備,還要有好的防水劑。
手機(jī)防水真空鍍膜機(jī)
二、PCBA浸泡式納米涂層
這種技術(shù)是目前比較有趨勢的做法,即將PCB上的元器件全部貼裝完成后在生產(chǎn)線加入一道工序,就是將線路板直接在納米防水液中浸泡,浸泡時(shí)間只需3-5秒,取出后自然常溫晾置10分鐘左右即可裝殼,非常方便,無須購置鍍膜機(jī)之類的設(shè)備,結(jié)膜也很完整。
重中之重在于所使用的納米液的品質(zhì)一定要過關(guān),并且能達(dá)到國際市場對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的要求,要選用環(huán)保達(dá)標(biāo),性能卓越的納米液,比如青山新材的R系列納米涂層。
同時(shí)納米涂層式防潮防水因?yàn)槠鋬?yōu)異的性能而逐漸成為趨勢,很多廠商發(fā)布的新品都采用了納米涂層防水材料和技術(shù)。國內(nèi)以青山新材納米涂層為代表的材料已被知名耳機(jī)廠商、電子煙廠商、軍工企業(yè),空調(diào)巨頭等廣泛采用。
PCB納米防水涂層-浸泡作業(yè)圖
優(yōu)點(diǎn):操作簡單,無須增加設(shè)備投入,無須真空環(huán)境,涂布均勻,只需要將PCBA在納米防水液中浸泡幾秒就可以,做完涂層后并不影響連接器的導(dǎo)電性,可以防酸堿鹽腐蝕,因?yàn)橹苯油坎荚赑CB板上,產(chǎn)品外觀的變形損傷不會(huì)對(duì)PCB形成明顯的影響,由于是基于PCBA浸泡涂布的,所以幾乎適用于所有電子產(chǎn)品。
缺點(diǎn):目前還無法單靠PCB納米涂層做到7級(jí)以上防水,只適用于生活防水
建議:納米防水液的選擇很重要,市場上各種納米防水涂料,價(jià)格差距很大,當(dāng)然性能差距也很大,這就要求我們制造商要多測試同類型產(chǎn)品,對(duì)比性能,最終選擇質(zhì)量優(yōu)異的納米涂料。
不論納米涂層如何去涂布,其核心是納米防水液,納米防水液的科技含量將直接決定納米涂層的性能和質(zhì)量,因此選擇質(zhì)量可靠,口碑良好,并且經(jīng)測試實(shí)驗(yàn)性能表現(xiàn)穩(wěn)定的納米防水涂料是廣大電子制造業(yè)廠家應(yīng)該考慮的問題。
三、涂覆防水漆
比如常見的三防漆、防水膠,還有目前的新材料納米涂層,都可以采用刷涂的方式施工作業(yè),刷涂方式操作起來比較靈活,適合表面積比較小的線路板或者元器件單獨(dú)涂覆。
三防漆刷涂
當(dāng)然還有其它不太常用的防水工藝,比如用石蠟涂布、用白凡士林灌封、使用超密封機(jī)盒、硅橡膠灌封等,但都會(huì)存在維修不便,發(fā)熱嚴(yán)重,成本昂貴,氣味太大,揮發(fā)物有害等大大小小的問題,需要工程師根據(jù)產(chǎn)品特性及品質(zhì)要求來選擇合適的工藝和材料。
最后,我們不得不討論一個(gè)事實(shí),就是期待的防水防潮耐腐蝕目標(biāo)值與最終確定下來的可行性方案可能會(huì)有出入,更應(yīng)該本著最真實(shí)需求的方向去找尋解決方案。