PCB 防潮、防霉與防腐蝕設(shè)計:制造工藝適配策略
PCB 的防潮、防霉和防腐蝕設(shè)計對于確保產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。通過合理的材料選擇、工藝優(yōu)化和設(shè)計策略,可以有效提高 PCB 的耐環(huán)境性能,延長產(chǎn)品使用壽命。
一、材料選擇與應(yīng)用
防潮、防霉與防腐蝕材料概述
防潮材料能在高濕度環(huán)境下阻止水分侵入,防止短路和電參數(shù)漂移。防霉材料抑制霉菌生長,避免絕緣降低和腐蝕。防腐蝕材料防止化學(xué)物質(zhì)侵蝕,保護(hù)導(dǎo)線和焊點(diǎn)。
基材與覆銅箔選擇
選擇具有良好防潮、防霉和防腐蝕性能的基材,如 FR - 4 玻璃纖維環(huán)氧樹脂,其吸水率低,具有較高的耐濕性和機(jī)械強(qiáng)度。在高濕度或化學(xué)腐蝕環(huán)境下,可選擇特殊的基材,如聚酰亞胺(PI)或 Rogers 等材料,具有更低的吸水率和更高的耐化學(xué)腐蝕性。
表面涂層材料
immersion gold coating有效防潮、防霉和防腐蝕,且與多種材料兼容性好。enepig涂層具有多層結(jié)構(gòu),能提供優(yōu)異的防護(hù)性能,適用于復(fù)雜環(huán)境。防潮漆可定制成分和厚度,能有效隔絕水汽和化學(xué)品,適用于各種環(huán)境。
二、制造工藝優(yōu)化
清潔與干燥工藝
生產(chǎn)前徹底清潔 PCB 表面,去除油污和顆粒。生產(chǎn)中保持設(shè)備和環(huán)境干燥,避免水分混入。生產(chǎn)后及時干燥處理,防止水汽殘留。
涂層工藝
優(yōu)化涂層厚度和固化參數(shù)。涂層厚度一般控制在 5 - 20μm,過薄防護(hù)不足,過厚易產(chǎn)生裂紋。固化參數(shù)依材料定,immersion gold coating在180℃~200℃固化,enepig涂層在150℃~180℃固化,防潮漆按供應(yīng)商建議。
封裝工藝
選擇合適封裝材料,如環(huán)氧樹脂、硅膠等。封裝時注意排氣,避免氣泡殘留。封裝后固化完全,確保密封性。
三、設(shè)計策略與實(shí)踐
布局與線路設(shè)計
合理布局減少水分和腐蝕性氣體聚集。關(guān)鍵元件和焊點(diǎn)用防護(hù)罩或外殼保護(hù)。優(yōu)化線路減少水分和腐蝕影響,高濕度環(huán)境用粗化處理或增加間距的線路,化學(xué)腐蝕環(huán)境選用低阻抗和抗腐蝕線路。
接地與屏蔽設(shè)計
設(shè)置獨(dú)立接地系統(tǒng),連接所有元件和外殼,確保低阻抗。敏感元件和線路用金屬屏蔽罩保護(hù),防止外部電磁干擾和內(nèi)部電磁泄漏。
四、特殊環(huán)境適配與長期維護(hù)
特殊環(huán)境適配措施
在海洋環(huán)境中,PCB易受鹽霧腐蝕,需加強(qiáng)防護(hù)。選用耐腐蝕材料,如不銹鋼或鍍金連接器,定期維護(hù)涂層和封裝。在化工環(huán)境中,PCB易受化學(xué)物質(zhì)侵蝕,優(yōu)化設(shè)計。敏感元件遠(yuǎn)離腐蝕源,增加防護(hù)層厚度。
長期維護(hù)與監(jiān)測
定期檢查維護(hù),重點(diǎn)檢查防護(hù)涂層和封裝完整性,及時修復(fù)損壞部分。使用傳感器和監(jiān)測設(shè)備實(shí)時監(jiān)測,建立數(shù)據(jù)庫分析評估,提前處理潛在問題。
為提升 PCB 在惡劣環(huán)境下的可靠性,工程師應(yīng)從材料、工藝、設(shè)計三方面入手。選優(yōu)質(zhì)基材與表面涂層,優(yōu)化清潔、干燥、涂層、封裝工藝,合理布局、保護(hù)關(guān)鍵元件、設(shè)計抗干擾線路。在特殊環(huán)境下,采取加強(qiáng)措施并定期維護(hù)監(jiān)測。通過這些綜合措施,有效防潮、防霉、防腐蝕,延長 PCB 使用壽命。
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