一种线路板三防漆的涂覆方法及线路板

技术领域

本发明涉及电路板的防护技术领域，B05D1/00，尤其涉及一种线路板三防涂覆方法及线路板。

背景技术

在加工、存储、运输及使用过程中，线路板及其上安装的电子元器件容易遭受温度、湿气、盐分、微生物等多重因素的影响发生腐蚀、软化、霉变、变形等不良现象，而线路板及其上的电子元器件作为高度敏感类设备，以上现象均会降低设备的使用可靠性。目前行业中最常用的方法是在安装好电子元器件的线路板上涂覆具有“三防”效果(防潮湿、防盐雾、仿霉菌)的涂层。但传统的三防漆涂覆工艺存在以下缺点：(1)固化时间长，生产效率低；(2)选用溶剂多为芳香族溶剂，对人体有害；(3)成膜太厚，边缘解析度、均匀度均不可控；(4)普通涂覆工艺中三防漆对线路板的黏附力、致密性不佳，容易出现一种花脸现象，“三防”效果不够，涂覆工艺可靠性不强等等。

中国专利CN 113410141B公开了一种降低电路芯片三防漆涂覆气泡率的方法，该方法通过在芯片上设置引脚结构和静置排气外流处理工序，使连续喷涂的三防漆具有很低的封装气泡率，提升了电路板的可靠性；但是该工艺过程需要增加对芯片开精密孔道的结构，不利于生产效率的提升，另外，也无法解决三防漆附着力不佳等问题。中国专利CN103589320B公开了一种用于印刷线路板防护的三防漆的使用方法，其通过有机硅丙烯酸酯树脂和聚氨酯丙烯酸树脂降低三防漆表面能，提高自清洁性能，但是其未从三防漆的涂覆工艺上进行优化，增强三防性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种线路板三防漆的涂覆方法，所述方法包括以下步骤：线路板清洁、线路板表面活化、三防漆涂覆、涂层固化。

进一步地，所述方法包括以下步骤：

S1、线路板清洁：将线路板放入清洗剂中超声清洗5-10min，再使用超纯水冲洗；

S2、线路板表面活化：采用等离子体对线路板表面进行活化处理，并去除残胶；

S3、三防漆涂覆：将三防漆涂覆至线路板上；

S4、涂层固化：将涂覆好的线路板置于50-70℃的烘箱中烘烤10-30min，固化即可，三防漆的干膜厚度为5-30μm。

进一步地，所述线路板清洁步骤中，采用环保型无磷无卤清洗剂；按重量份计，所述清洗剂的配方原料包括：醇醚类溶剂8-12份、四氢呋喃甲醇12-18份、表面活性剂10-15份、皂化剂2-10份、硼酸钠6-9份、油酸三乙醇胺3-7份、缓释剂1-2份、水80-120份。

进一步地，所述醇醚类溶剂选自乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇己醚中的至少一种；优选为二丙二醇丁醚。

进一步地，所述表面活性剂包括非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，两者重量比为(1-6)：1。

进一步地，所述非离子表面活性剂选自月桂醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙基醚、季戊四醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯聚氧乙烯脂肪醇醚、脂肪酸单甘油酸酯中的至少一种。

进一步地，所述阴离子表面活性剂选自烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、琥珀酸酯磺酸盐中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述非离子表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚，阴离子表面活性剂为烷基硫酸盐，更优选为十五烷基硫酸盐。

本申请采用清洗剂对线路板表面残留的助焊剂及其他粉尘、油污等进行清洗，防止以上物质的残留降低三防漆在板上的附着强度，并有效抑制三防漆膜干燥后出现开裂的现象。清洗剂中采用了二丙二醇丁醚和四氢呋喃甲醇作为溶剂的一部分，有效提高清洗剂对油性物质特别是对助焊剂中的松香等的溶解，但是助焊剂的残留物密度较高，如何有效地从内部分解松香树脂的连结状态是提高清洗效率和清洗结晶度的关键部分。在此基础上，本申请使用了特定的表面活性，其中月桂醇聚氧乙烯醚具有丰富的极性基团和合适链长的非极性烷基基团，使其具有良好的润湿性和渗透性，十五烷基硫酸盐更够辅助前者进一步提高表面活性剂的润湿、渗透和乳化能力，并且其还具有更好的降低水表面张力的作用，通过控制两者的相对含量，使具有特殊分子结构的两者产生特定的交联状态，提高其对助焊剂残留物的渗透、乳化和去除效果，提升线路板的表面结晶度进而提升三防漆的综合性能。当月桂醇聚氧乙烯醚的含量过少时，产泡沫会增多，含量过高清洗难度上升。

进一步优选地，所述非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的重量比为(2-5)：1。

进一步地，所述皂化剂选自氨甲基丙醇、异丙醇胺、二甲基乙醇胺、乙二胺中的至少一种。

优选地，所述皂化剂为氨甲基丙醇。

进一步地，所述缓释剂选自甲基苯丙三氮唑、巯基苯并噻唑、5-氨基四氮唑、妥尔油基羟乙基咪唑啉中的至少一种。

优选地，所述缓释剂为妥尔油基羟乙基咪唑啉。

进一步地，所述步骤S2线路板表面活化具体为：先采用清洁气体在0.1-0.15torr的压力、2.2-3.0L/min的总流量下预处理10-20min；之后再采用混合的氮气和氢气在225-245torr的压力、3.2-5.3L/min的总流量下活化处理5-30min线路板。

进一步地，氮气和氢气的体积比为1：(1-2)。

进一步地，所述清洁气体包括氧气、氩气和四氯化碳的混合气体，混合气体中，氧气的体积分数为40-50％，四氯化碳的体积分数为8-10％，其余为氩气。

进一步地，所述S2中活化处理时间为10-15分钟。

进一步地，所述S3中三防漆的配方原料包括：按重量份计，聚氨酯丙烯酸酯40-60份、改性醇酸树脂15-25份、异丙醇30-45份、醋酸乙酯15-20份、乙酸丁酯15-20份、消泡剂1-6份、偶联剂1-5份、催干剂5-10份。

进一步地，所述改性醇酸树脂为松香改性醇酸树脂。

本申请采用聚氨酯-丙烯酸酯树脂和松香改性醇酸树脂为三防漆提供成膜性能，单一采用聚氨酯-丙烯酸酯树脂时，由于聚氨酯-丙烯酸酯树脂分子链间的交联作用不够，所制备的三防漆体系具有较高的流动性，表面能也不够，容易出现花脸现象，本申请复配松香改性醇酸树脂增加体系的表面能，增强对基体的附着；除此之外，聚氨酯-丙烯酸酯树脂和松香改性醇酸树脂两者的极性基团所产生的分子间作用，以及两者分子链的交联所产生的网络连结作用增强三防漆的成膜致密性和膜硬度，均降低了水分子和盐雾分子对漆膜的渗透和侵蚀，三防性能明显提升，并提高了三防漆的固化速率；但是需要严格控制两者的相对用量，使两者在偶联剂的作用下产生合适的交联程度、交联固化速度和流动性能，防止漆膜出现气泡、针孔、溢胶等不良现象。

优选地，所述聚氨酯丙烯酸酯和改性醇酸树脂的重量比为(45-55)：(20-23)。

在一种优选的实施方式中，所述聚氨酯丙烯酸酯和改性醇酸树脂的重量比为50：22。

进一步地，所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度为3-6，25℃粘度为10000-20000cps。

本申请引入了特定含量的松香改性醇酸树脂以增强三防漆的表面能，增加其对基体的附着力，但是以上也会增加漆膜对水分子的亲和力，为了解决以上问题，本发明人进一步规定聚氨酯-丙烯酸酯树脂为多官能度的，增加其与松香改性醇酸树脂的反应活性位点，降低体系中极性基团对水的亲和力，以平衡好表面能所面临的矛盾问题；在官能度为4时，三防漆的附着力和疏水性能都能达到合适的值。粘度还可反映其分子量的大小，进一步限定其粘度，使其具有合适的流动性能和分散能力，进一步调控三防漆的流动效果，避免三防漆涂膜过厚造成溢出、涂膜干燥时间长、涂覆操作不易的问题。

优选地，所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度为4，25℃粘度为10000-15000cps。

进一步地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，可选择的如异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，型号为KR-38S。

进一步地，所述催干剂选自钴系催干剂、钙系催干剂、锌系催干剂中的至少一种。

优选地，所述催干剂为钴系催干剂，具体为异辛酸钴。

进一步地，本发明对消泡剂不做特别限定，可选择的如BYK-088等有机硅类消泡剂。

进一步地，所述步骤S3中，三防漆涂覆采用喷涂、浸涂、丝网印刷中的至少一种。优选为喷涂或丝网印刷。

进一步地，所述S3的涂覆步骤中，工艺环境条件为温度：15～28℃；湿度60～70％RH，抑制漆膜发白现象。

进一步地，S4中烘烤温度为55-60℃，干膜厚度为5-20μm。

其次，本发明还提供了一种线路板，所述线路板表面通过以上涂覆方法涂覆了三防漆。

1、本申请在三防漆的涂覆工艺中使用了特殊的表面清洁和等离子体活化工艺，使线路板获得充分的表面洁净度和表面活性，提高三防漆对线路板的附着强度，进而提升三防性能；

2、本申请优化表面清洁工艺中所使用的清洁剂，复配使用具有不同活性的去污成分，有效提升对线路板表面残留污染物质的渗透、乳化和去除效果，并且保证去除掉的污渍不会重新黏附于线路板表面，提升清洁效率，为三防漆的平整涂覆和持久附着提供基础；

3、本申请采用特定的等离子活化工艺，进一步提高线路板的表面结晶度和表面能，增强其与三防漆漆膜的结合力；

4、本申请优化三防漆的配方组分，使三防漆具有更高的硬度和合适的交联强度，保证漆膜具有合适的流动状态、不产生皱缩和开裂、花脸等现象的同时提高漆膜的三防性能和固化效率；

5、本申请在特定的环境下涂覆所用的三防漆，从施工工艺上进一步防止三防漆的花脸现象。

具体实施方式

实施例

实施例1

本实施例提供了一种线路板三防漆的涂覆方法，所述方法包括以下步骤：

S1、线路板清洁：将线路板放入清洗剂中超声清洗8min，再使用超纯水冲洗；

所述清洗剂的配方原料包括：二丙二醇丁醚10份、四氢呋喃甲醇15份、表面活性剂13份、氨甲基丙醇6份、硼酸钠7份、油酸三乙醇胺4份、妥尔油基羟乙基咪唑啉1.6份、水110份；所述表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚和十五烷基硫酸盐，重量比为4：1。

S2、线路板表面活化：先采用清洁气体在0.12torr的压力、2.5L/min的总流量下预处理15min；之后再采用混合的氮气和氢气(体积比为1：1)在230torr的压力、4.0L/min的总流量下活化处理10min线路板；所述清洁气体为氧气、氩气和四氯化碳的混合气体，混合气体中，氧气的体积分数为45％，四氯化碳的体积分数为9％，其余为氩气。

S3、三防漆涂覆：采用喷涂在25℃、68％RH的环境条件下将三防漆涂覆至线路板上；

所述三防漆的配方原料包括：按重量份计，聚氨酯丙烯酸酯50份、松香改性醇酸树脂22份、异丙醇36份、醋酸乙酯18份、乙酸丁酯18份、消泡剂(BYK-088)2份、偶联剂(KR-38S)3份、催干剂(异辛酸钴)6份；所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度为4，25℃粘度为10000-15000cps，购自南京嘉中化工科技有限公司，JZ-303；所述松香改性醇酸树脂购自江阴市利仁化工有限公司。

S4、涂层固化：将涂覆好的线路板置于60℃的烘箱中烘烤20min，固化即可，三防漆的干膜厚度为10μm。

实施例2

本实施例提供了一种线路板三防漆的涂覆方法，所述方法包括以下步骤：

S1、线路板清洁：将线路板放入清洗剂中超声清洗10min，再使用超纯水冲洗；

所述清洗剂的配方原料包括：二丙二醇丁醚8份、四氢呋喃甲醇12份、表面活性剂10份、氨甲基丙醇2份、硼酸钠6份、油酸三乙醇胺3份、妥尔油基羟乙基咪唑啉1份、水80份；所述表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚和十五烷基硫酸盐，重量比为2：1。

S2、线路板表面活化：先采用清洁气体在0.15torr的压力、3.0L/min的总流量下预处理10min；之后再采用混合的氮气和氢气(体积比为1：1.5)在225torr的压力、3.2L/min的总流量下活化处理10min线路板；所述清洁气体为氧气、氩气和四氯化碳的混合气体，混合气体中，氧气的体积分数为50％，四氯化碳的体积分数为10％，其余为氩气。

S3、三防漆涂覆：采用喷涂在20℃、70％RH的环境条件下将三防漆涂覆至线路板上；

所述三防漆的配方原料包括：按重量份计，聚氨酯丙烯酸酯45份、松香改性醇酸树脂23份、异丙醇45份、醋酸乙酯20份、乙酸丁酯15份、消泡剂(BYK-088)2份、偶联剂(KR-38S)5份、催干剂(异辛酸钴)5份；所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度为4，25℃粘度为10000-15000cps，购自南京嘉中化工科技有限公司，JZ-303；所述松香改性醇酸树脂购自江阴市利仁化工有限公司。

S4、涂层固化：将涂覆好的线路板置于55℃的烘箱中烘烤30min，固化即可，三防漆的干膜厚度为15μm。

实施例3

本实施例提供了一种线路板三防漆的涂覆方法，所述方法包括以下步骤：

S1、线路板清洁：将线路板放入清洗剂中超声清洗5min，再使用超纯水冲洗；

所述清洗剂的配方原料包括：二丙二醇丁醚12份、四氢呋喃甲醇18份、表面活性剂15份、氨甲基丙醇10份、硼酸钠9份、油酸三乙醇胺7份、妥尔油基羟乙基咪唑啉2份、水120份；所述表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚和十五烷基硫酸盐，重量比为5：1。

S2、线路板表面活化：先采用清洁气体在0.15torr的压力、3.0L/min的总流量下预处理10min；之后再采用混合的氮气和氢气(体积比为1：2)在245torr的压力、5.3L/min的总流量下活化处理15min线路板；所述清洁气体为氧气、氩气和四氯化碳的混合气体，混合气体中，氧气的体积分数为40％，四氯化碳的体积分数为8％，其余为氩气。

S3、三防漆涂覆：采用喷涂在28℃、60％RH的环境条件下将三防漆涂覆至线路板上；

所述三防漆的配方原料包括：按重量份计，聚氨酯丙烯酸酯55份、松香改性醇酸树脂20份、异丙醇45份、醋酸乙酯15份、乙酸丁酯20份、消泡剂(BYK-088)5份、偶联剂(KR-38S)1份、催干剂(异辛酸钴)10份；所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度为4，25℃粘度为10000-15000cps，购自南京嘉中化工科技有限公司，JZ-303；所述松香改性醇酸树脂购自江阴市利仁化工有限公司。

S4、涂层固化：将涂覆好的线路板置于60℃的烘箱中烘烤10min，固化即可，三防漆的干膜厚度为20μm。

对比例1

与实施例1基本一致，区别在于：所述清洗剂中，将月桂醇聚氧乙烯醚替换为聚氧乙烯聚氧丙烯醚；购自南通石油润丰石油化工有限公司，F-6。

对比例2

与实施例1基本一致，区别在于：所述清洗剂中，月桂醇聚氧乙烯醚和十五烷基硫酸盐的重量比为1：2。

对比例3

与实施例1基本一致，区别在于：所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度为2，25℃粘度为10000-15000cps，购自南京嘉中化工科技有限公司，JZ-302。

对比例4

与实施例1基本一致，区别在于：所述三防漆的配方原料包括：按重量份计，聚氨酯丙烯酸酯40份、松香改性醇酸树脂40份、异丙醇36份、醋酸乙酯18份、乙酸丁酯18份、消泡剂(BYK-088)2份、偶联剂(KR-38S)3份、催干剂(异辛酸钴)6份。

对比例5

与实施例1基本一致，区别在于：所述三防漆的配方原料包括：按重量份计，聚氨酯丙烯酸酯77份、异丙醇36份、醋酸乙酯18份、乙酸丁酯18份、消泡剂(BYK-088)2份、偶联剂(KR-38S)3份、催干剂(异辛酸钴)6份。

对比例6

与实施例1基本一致，区别在于：所述S2为：采用清洁气体在0.12torr的压力、2.5L/min的总流量下预处理15min线路板即可。

对比例7

与实施例1基本一致，区别在于：所述S3的涂覆环境条件为23℃、85％RH。

性能测试方法：

实施例的三防漆性能测试结果见表1，其中三防漆的硬度按照GB/T 6739-2006的标准进行，附着力按照GB/T 9286-1998的标准进行，耐盐雾测试按照GB/T2423.17-2008进行，潮态测试按照IEC60068-2-30、IPC-TM-650 2.6.3.7进行，

性能测试结果：

表1

结果分析：

实施例1-3的方法涂覆的三防漆均表现了较高的固化效率、附着力和三防性能，且并无花脸现象；对比例1所采用了其他非离子表面活性剂，对线路板表面残留物的渗透、乳化和清洁效果表现相对实施例1差，可能是因为特定的表面活性剂搭配才能具有合适的表面性能，增加去除效果进一步提高漆膜附着力；对比例2中十二烷基硫酸钠过量，相当于月桂醇聚氧乙烯醚含量较少，清洁剂的渗透、乳化效果均不够，而且大量气泡的产生也影响表面清洁效果，只有特定含量范围下的表面活性剂效果才更加优异；对比例3中聚氨酯丙烯酸酯的官能度较低，其与松香改性醇酸树脂的交联反应位点减少，使得有更多的松香改性醇酸树脂中的极性基团排布在漆膜表面，增加了漆膜对极性分子如水分子的亲和力，从而导致三防性能的降低；对比例4中松香改性醇酸树脂含量过多会造成其与聚氨酯丙烯酸酯的交联固化作用太强，漆膜干燥速度过快反而造成漆膜内包裹的空气无法在短时间内溢出，从而产生针孔等不良性能，且在后期测试中这些气体的溢出会明显降低漆膜的致密性；对比例5中未添加松香改性醇酸树脂，漆膜的综合性能均不如实施例1-3；对比例6中减少了对线路板表面活化的步骤，线路板表面活化能低，与三防漆的结合力不强；对比例7中涂覆环境湿度太大，三防漆初步表面固化效率下降，且表面和内部固化速率差别太大，容易产生花脸现象。