【干货】SMT电路板PCBA电子产品常见防水设计方案及材料涂层介绍

                                                                                                   


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      很多时候一款产品需要做防水，结构“攻城师们”就忙的焦头烂额，为了不耽误工期，为了能通过验货，多少日日夜夜奋斗在一线，研究各种模具，满脑子注塑、密封、排气、各种胶垫、导流，散热，变形，开模成本等。如何让产品防水工艺更简单，需要我们去思考改进并大胆尝试。
一、电子产品常见的三种防水设计方案1. 结构防水
    结构防水是电子产品防水最为传统的模式，也是大多数工程师们最先想到的办法。主旨：疏水，导流，外部封装与内部电气部分的有效隔离。要点：产品的模具设计以及各种封堵，当然越是复杂模具的成本也不便宜。比如前几年部分防水手机在设计耳机孔，充电口时候采用防水盖等设计方法，就是从外部着手去堵水，从而达到防水的目的。
图 手机防水设计
     即便是从结构上做很多的改变依然无法更好的阻止水气的浸入，因为电子产品特别是手机、耳机类使用非常频繁，使用者对外观的破坏（人为或非人为）都是随时存在的，外观在使用过程中也会存在着自身变形的风险，外观结合处的缝隙也会随之变形，成为潜在的担忧。
2. 灌封防水    灌封方式防水目前常采用环氧树脂灌封胶，是用于电子产品模组的灌封，可以将整个PCB板包裹其中，从而起到防水、防潮、防盐雾、防霉菌、抗震、抗外力冲击等。
环氧树脂灌封胶优点：具有本体强度高、粘接力强、耐候性好、收缩率低、绝缘强度高、无毒环保等特性，灌封后能在-45-120℃间稳定的机械和电气性能。能对电路板全方位保护，极大提高电路板的使用寿命。缺点：同时也存在一些比较致命的问题，比如PCB板的散热将会非常受影响，最麻烦的是产品几乎没有返修的可能，或者说返修成本过高。
图 电子产品树脂灌封胶防水
3. 表面涂层防水（1）三防漆类       三防漆也叫线路板保护油、披覆油、防水胶、绝缘漆、防潮漆，三防漆类产品防水效果并不好，主要有以下几方面缺点：普遍比较厚，散热不好，粘稠度高；三防漆涂覆固化的这层胶膜只能防护潮气和少量的水份；不抗摔、不抗振动，受外力冲击容易剥落；目前很多三防漆依然使用挥发性溶剂，对人体与环境有很大伤害。       但是如果只要起到一个最基本的防护作用，是可以选用三防漆防护。
图 电路板三防漆
（2）PCB纳米涂层       电路板纳米防水涂层，是一种纳米新材料，也叫纳米涂层，目前是一种较理想的三防漆替代品。      它的厚度仅2-4微米，肉眼看不到，在PCB表面形成一张极薄的网，有效降低PCB表面能量，形成荷叶效应，散热性能好，不影响连接器正常导电，防水可以达到IPx5，基本满足生活防水标准，也可以防腐蚀，抗酸碱盐。
图 PCB纳米涂层表面超疏水现象
二、三种电子产品防水防腐蚀材料      目前市场上的电子产品用的纳米防水防腐蚀材料大体上分为以下三种，各有优缺点，在此小编简要的总结一下几种防水涂层的性能，为广大即将要使用纳米防水涂料的生产者提供一点参考。
1. 表面喷雾式纳米防水涂层     采用表面喷雾的形式，使手机或者平板电脑表面形成一层纳米膜，从而从外部阻止水气的进入，达到防水的效果。
图 手机防水喷涂
优点：操作简单 缺点：抗磨损能力较弱，毕竟涂层是在产品的外壳部分，外壳是各种物品接触最密切的部分，面对太多复杂的使用环境，损伤率会大大加快，并且产品在使用的过程中外观有变形的风险，一旦变形就无法保证水气对内部电路板的影响。建议：可使用到一些短期需要防水功能的产品上
2. 镀膜机真空喷雾式防水涂层     这种技术是采用真空镀膜机将防水剂在真空条件下，采用喷雾的形式从产品外观的隙缝中喷入产品内部，目的还是为了让防水剂更广泛的去接触电路部分。但由于各种产品的外观结构不一样，密封性也不一致，所以喷雾之后防水剂在产品内部形成的涂层往往不完整。
图 手机防水真空镀膜机
优点：可多台设备同时运作，加快效率。缺点：需要购买一定数量的设备，首先设备的质量会影响镀膜的质量，况且有些设备的宣传效果远大于实际应用效果，因此在很大程度上会受制于设备的性能，按照其原理来看，不同的手机，不同的密封程度都会对产品内部的喷雾效果有不同的反应，很容易造成覆膜不完整，良率不好保证。建议：要有比较好的设备，还要有好的防水剂。
3. PCBA浸泡式纳米涂层     这种技术是目前趋势所在，即将PCB上的元器件全部贴装完成后在生产线加入一道工序，就是将线路板直接在纳米防水液中浸泡，浸泡时间只需3-5秒，取出后自然常温晾置10分钟左右即可装壳，非常方便，无须购置镀膜机之类的设备，结膜也很完整。
      重中之重在于所使用的纳米液的品质一定要过关，并且能达到国际市场对产品品质的要求，这种产品膜厚只有2-4微米，肉眼不可见，微观上由非常细微的纳米颗粒组成一张防水网，但纳米颗粒间有空隙，利用气相沉淀原理有效的降低PCB板表面能量，使水滴与线路板表面的接触角变大，形成荷叶效应，超市疏水，由于涂层很薄，因此散热性能很好，而目前市面上常见的三防漆类产品，普遍膜厚50微米左右，散热和环保性能都要比TIS纳米涂层差。
图 手机纳米防水
图 PCB纳米防水涂层-浸泡作业图
优点：操作简单，无须增加设备投入，无须真空环境，涂布均匀，只需要将PCBA在纳米防水液中浸泡几秒就可以，做完涂层后并不影响连接器的导电性，可以防酸碱盐腐蚀，因为直接涂布在PCB板上，产品外观的变形损伤不会对PCB形成明显的影响，由于是基于PCBA浸泡涂布的，所以几乎适用于所有电子产品。缺点：目前还无法单靠PCB纳米涂层做到7级以上防水，只适用于生活防水建议：纳米防水液的选择很重要，市场上各种纳米防水涂料，价格差距很大，当然性能差距也很大，这就要求我们制造商要多测试同类型产品，对比性能，最终选择质量优异的纳米涂料。
      不论纳米涂层如何去涂布，其核心是纳米防水液，纳米防水液的科技含量将直接决定纳米涂层的性能和质量，因此选择质量可靠，口碑良好，并且经测试实验性能表现稳定的纳米防水涂料是广大电子制造业厂家应该考虑的问题。
三、施工作业方式：刷涂表面漆      比如常见的三防漆、防水胶，还有目前的新材料纳米涂层，都可以采用刷涂的方式施工作业，刷涂方式操作起来比较灵活，适合表面积比较小的线路板或者元器件单独涂覆。
图 三防漆刷涂
      对于纳米涂层类材料也是可以采用刷涂的方式来作业，可应用于局部防潮防水，比如单个元器件，另外在产品进行返修的时候如果更换过某些元器件，则可以采用刷涂的方式在维修过的位置重新涂布纳米涂层。
     当然还有其它不太常用的防水工艺，比如用石蜡涂布、用白凡士林灌封、使用超密封机盒、硅橡胶灌封等，但都会存在维修不便，发热严重，成本昂贵，气味太大，挥发物有害等大大小小的问题，需要工程师根据产品特性及品质要求来选择合适的工艺和材料。

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