為了保證電路板在關鍵應用中的高可靠性與安全性，在電路板上廣泛使用三防漆，因為出現電子故障可能會造成非常嚴重的后果，甚至包括危及生命。為了確保三防漆的可靠性與安全性達到要求，涂敷三防漆的組件必須在適當的測試條件下、在一系列不同的環境中暴露，以確定適合電路板功能的性能范圍和限制?；緶y試包括電氣性能測試和加速濕度測試，其中的高級測試可以模擬各種嚴酷環境條件，諸如鹽霧、極端溫度或快速環境變化測試。在電路板設計中涂敷三防漆的目的是保護PCB，確保它們在最終的使用環境中能夠有效地工作。不過，在一些情況下，即使電路板涂敷了三防漆，電路板也可能存在局部功能不良，甚至可能出現完全失效的情況，這時，這些三防漆測試反而成為電路板組裝廠商的一個昂貴且耗時的噩夢，還會影響組裝廠商的聲譽。Electrolube公司全球三防漆業務與技術總監Phil Kinner在本文中探討針對涂敷三防漆電路板的測試為何如此重要，分析了可能導致電路板故障的各種變量。

Phil Kinner，Electrolube公司三防漆全球業務與技術總監

隨著電子技術的發展，要在更小的尺寸里實現更多的功能，電路板發生故障的幾率也隨之增加。隨著元件尺寸越做越小，間距變得越來越窄，許多設計逐漸接近設計規則的極限，有時候甚至在挑戰可制造性的極限。設計師越是突破可制造性的極限，失敗的幾率必然也會明顯提高。

除了與電路板設計有關的故障問題，電路板處在潮濕及有離子污染物的環境中時，由于元件的密度比以前更高，各個元件互相靠得更近，這就使電路板上的硬件更容易受到腐蝕，這是一個在暴露金屬表面產生的復雜的、擴散控制電化學過程。在涂敷三防漆之前清洗電路板，是去除腐蝕條件的一種辦法，可以更有效地涂敷三防漆，提高這些敏感性設計中的表面絕緣電阻，并減輕工作環境導致的故障。

由于PCB非常復雜，可能引起電路板出現故障的變量很多。一些故障機制發生得很慢，這有助于檢測、維護甚至修復，不過有些故障機制是突發的、無法預料到的，這種情況下PCB 完全失效的可能性更大。盡管電路板上已經涂敷了三防漆，但仍然會出現故障，出現這種情況的原因是在進行三防漆涂敷工藝之前PCB上已經存在問題，還有一種情況是涂層材料本身可能不適合這種電路板，或者涂敷方法不適合這種電路板。還有許多其他因素也會影響PCB的正確涂敷，包括在涂覆前沒有清潔組件、沒有清除表面上原來的三防漆、靜電放電，甚至可能是待涂敷的單元本身的結構不良。

對電路板涂敷三防漆，第一步，也是最關鍵的一步是在涂敷之前檢查電路板。這個步驟至關重要，因為這一步驟是驗證待涂敷的PCB的整體質量，確保它是適合涂敷這種涂層材料的，符合客戶的規格要求。在這個階段進行的檢查對檢測任何可能導致電路板故障的情況也是至關重要的，例如元件故障、電路板的厚度不足、影響連接性能的連接松動。在保護電路板方面，三防漆確實有它的局限性，在進行涂敷操作時，電路板上原先就存在的污染物會被涂層密封起來，可能會導致長期的問題——這些污染物可能包括指紋、助焊劑殘渣和水分，以及其他的大氣污染物。為了使電路板達到最佳性能，在涂敷三防漆之前，應該經常對電路板進行清洗和干燥。即使組裝電路板時是使用所謂的免清洗助焊劑，涂敷三防漆之前進行清洗也有助于提高電路板的性能和可靠性。

大家都知道，熱量對PCB和它上面的元件的影響非常大，是電路板的另一個敵人。在電路板的運行過程中，PCB內部的各種材料會經歷一個很寬的溫度變化范圍，而每個元件都有一個規定的熱變化范圍，元件會吸收熱量，吸收多少熱量在很大程度上取決于它的大小和形狀。功率越高、密度越大的電子產品產生的熱量會越多，而熱量過多會產生明顯的機械應力，從而影響焊錫的連接并燒壞元件。要延長器件的壽命和防止故障，有效的管理熱傳遞至關重要。電路板上的過熱情況不僅會加速故障機制，還會導致器件變得過熱而無法處理，在某些情況下還會帶來火災風險。

除了與熱量相關的問題外，對小型化的持續推動意味著電子產品 沒有空間容納多塊電路板，采用混合技術的設計在增加，設計中模擬電路、數字電路和射頻（RF）電路與高壓電路緊密結合，滿足間隙和爬電設計要求變得越來越困難。即使電路板所處環境中只是出現非常微小的變化，無論是灰塵增加、濕度增加、濺水或暴露在潛在的腐蝕性氣體中，都足以使原本安全的功能設計超出安全操作間隙和爬電范圍，并導致性能故障。

導致電路板和元件故障的其他因素包括焊點不良、未消耗掉或過多的助焊劑以及錫須。冷焊點是指在組裝過程中焊錫沒有完全熔融時形成的焊點，這種焊點造成表面貼裝元件的不良連接，會燒壞元件并造成電源問題。殘留的助焊劑也會由于吸收水分而導致腐蝕，產生短路和損壞元件。錫須也會導致短路。在器件的運行過程中，三防漆通?？梢苑乐瑰a須的形成，但是，如果在涂敷涂層之前，組件中已經存在錫須，涂敷三防漆的效果會差一些。一般來說，三防漆緩解錫須的效果主要取決于涂層的覆蓋范圍，而不是涂層的性能，雖然一些含糊不清的數據表明，越硬越堅韌的涂層能更好的緩解錫須，但是，這種緩解必須與延長焊點壽命的影響相互平衡?？偟膩碚f，把注意力放在實現金屬表面100%覆蓋上可能是一種更有效的錫須緩解的策略。

電涌、雷擊和過熱都會造成電路板的走線損壞。銀或銅導電通路的損壞通常肉眼可見，但情況并非總是如此。走線損壞會導致出現相當嚴重的問題，包括導電性問題、組件問題和器件的可靠性問題。幸運的是，這些走線損壞在最初的檢查中通常都可以檢測出來，進行修復。

盡管這并不是每種單一因素導致PCB故障的詳盡清單，但是提供了導致PCB故障關鍵因素的全面概述，在出現電路板故障時可以用它來幫助尋找引起故障的原因。最后，電路板設計本身可能要對PCB故障承擔責任。為了提高電路板的壽命，必須確保選擇的元件和材料是適合的，電路板的布局是充分的，并且對設計上的特殊要求進行了設計驗證。在確定恰當的涂敷方法方面，設計也很重要，電路板的設計會涉及三防漆涂敷工藝的周期和成本。有些簡單的事情，比如嘗試把連接器或其他的無需涂敷區域都放在組件的同一側，就可以很方便地涂敷，這可以對組件涂敷的便利性、涂敷成本以及整體可靠性產生巨大的影響。

涂敷三防漆后的PCB故障

有許多變量可能會導致印刷電路板在涂敷工藝完成之后出現故障。一般來說，出現這些故障可能的原因是選擇的涂層材料、涂敷方法不合適，或者是由于表面處理工作做得不充分，或者是在涂層下面會發生一些與涂層材料完全無關的化學作用。當凝露和離子性雜質結合，在PCB的走線之間形成導電通道時，性能差的涂層有可能在PCB表面失去絕緣性能。毫無疑問，凝露會嚴重考驗涂層的絕緣電阻。有許多涂層產品可以經受這類考驗，因此，可以通過在開始設計時選擇合適的材料來避免這類問題的出現。

如果涂層沒有完全固化，就不能充分發揮它的保護作用。在出現這種情況時，涂敷工藝就是罪魁禍首。正確的涂敷工藝是成功涂敷的先決條件，只要涂敷工藝是正確的，一系列涂敷問題就可以一次性解決。例如，覆蓋不良、厚度不夠和尖銳邊緣的覆蓋，很多涂敷材料都很難解決這些問題，在容易出現這些問題的區域涂層很難到達足夠的厚度，也就很難保證涂層的防護作用。這些問題將通過材料選型與涂敷技術、工藝相結合的辦法來解決。IPC規范允許的干膜厚度在30-130微米之間，更厚的涂層是通過涂敷多次來實現的。例如，試圖得到130微米的干膜厚度，使用溶劑型丙烯酸材料通過選擇性涂敷工藝、一次性達到130微米的干膜厚度是一種災難，涂層中形成過多的氣泡、漆膜收縮、涂層分層，并且會在元件上產生額外的應力。這種涂敷的結果是涂層的保護作用比較差，沒有在整體水平上提高對電路的保護。涂敷工藝要以30-50微米的均勻厚度為目標，把重點放在每一次涂敷都實現完美的覆蓋，這是提高三防漆對電子電路的保護更好的方法。

涂敷三防漆時，得到正確的涂層厚度很重要；請記住，如果涂層太厚，可能會導致溶劑滯留在涂層未完全固化的區域。與這種情況相似的是，涂層過厚還會導致涂層在固化時開裂，甚至會導致所涂敷的元件自身的涂層開裂，這種開裂或是由于溫度變化引起的，或是由于機械沖擊與振動引起的。決定涂層可靠性的首要因素在于涂敷工藝。通常情況下，一種性能較差的材料涂敷得好，而另一種性能很好的材料涂敷得不好，兩種情況對比，效果可能相當，有時甚至前者效果更好。涂敷時，要在鋒利的邊緣做到足夠的覆蓋，而不是在所有的金屬表面上涂敷過厚的材料。當然，有些材料比其他材料“更容易涂敷”，并且使涂敷工藝盡可能地簡單；但最終液體應用涂料的性能將始終取決于它們的涂敷效果。

由分立元件構成的大型陣列還將面臨一個巨大的涂敷挑戰，這是由于在涂敷時會出現很強毛細作用力，其造成的結果往往是災難性的，由于電路板上存在無需涂敷的區域和必需涂敷的區域，在這兩種區域的交界處，在涂層過厚的地方涂層很容易出現應力開裂、漆膜層離和其他的涂層缺陷。這種情況最終會導致組件過早出現故障，要盡量避免！

出現涂層缺陷的另一個原因還可能是用來準備、制造PCB的其他工藝材料之間發生意外的相互作用。助焊劑殘留物就是這類問題的典型例子。例如，在一個“免清洗”工藝中，免清洗工藝使用的一些材料會抑制某些類型涂層的固化，或導致系統的絕緣性能下降，這比任何一種材料單獨存在的問題都要嚴重。要避免出現這種情況，唯一的辦法是一絲不茍地進行涂敷前的準備工作或執行涂敷前的預清洗制度，否則，有腐蝕性的殘留物會造成PCB的導電走線出現橋接，隨著時間的推移，可能會導致故障。雖然涂層可能會使電路板發生故障的時間推遲許多年，但電路板在某個時間點出現故障的情況是不可避免的。

在電路板通電時對三防漆性能進行的最重要測試是在潮濕條件下進行的，三種測試條件是三防漆上有冷凝水、浸泡或鹽霧。含有可溶性雜質的水是導電的，它會在涂層中找出所有薄弱的點，最終導致PCB的表面短路。為了在這些情況下提供保護，必須用三防漆對PCB的金屬表面實現100%的無缺陷覆蓋，這對涂層材料本身和涂敷工藝都是一個真正的挑戰。幸運的是，一種被稱為“2K”的新型雙組分三防漆材料能夠實現更厚的涂層厚度和完美的涂敷覆蓋效果，從而實現更高水平的保護。Electrolube公司的2K涂層材料的優勢是性能優異，它把封裝樹脂的堅韌、耐腐蝕性能和涂層的易使用結合起來，在涂敷材料都可能經歷的三種最苛刻的測試中都得到了積極的證明，這些測試中包括電力冷凝測試和電力鹽水浸泡測試。

結論

我們每天的生活與工作都要依靠各種各樣的電子設備，從智能手機、平板電腦、個人電腦和筆記本電腦，再到路燈、電視、冰箱、微波爐和汽車，而PCB是所有電子設備能夠發揮作用的基礎，是電子設備生命力之所在。當PCB出現故障時，它會造成巨大的破壞，在航空航天等應用中PCB至關重要。因此，為保護電子組件而選擇的材料實際上可以決定印刷電路板的成敗，特別是當電路板必須承受大量的物理沖擊和熱循環的情況下。在涂敷前后的檢查和測試對確保PCB的可靠運行和提高壽命至關重要，特別是對那些注定要在惡劣環境下工作的PCB而言更是如此。要選擇恰當的材料來對電路板進行必要的保護，用這些材料進行良好的涂敷，并且要讓涂層完全地固化。要檢查涂敷材料與其他工藝使用的化學品之間的相互作用，并且在涂敷之前徹底清洗組件。如果可能的話，在設計階段花一些時間簡化涂層工藝。連接器不涂敷涂層，把連接器和盡可能多的無需涂敷的元件放置在組件的同一側，這是一個很簡單的做法，這個做法會簡化三防漆的涂敷工藝。不幸的是使用了三防漆后，PCB還可能發生故障，但是積極的消息是，電路板的故障是可以預防的，通過系統性的預涂敷檢查、正確的材料選擇、涂敷方法，以及更加嚴格的涂敷后測試，可以有效防止電路板出現故障。