隨著環(huán)保意識(shí)的空前高漲，各公司都在尋找用于制造和保護(hù)電子產(chǎn)品的更環(huán)?；瘜W(xué)品，包括用于保護(hù)金屬表面免受腐蝕、冷凝、介電擊穿的三防漆，以及緩解錫晶須形成和抵擋導(dǎo)電金屬顆粒。

過去，這些材料是基于溶劑的，低黏度、易使用。然而，溶劑的使用正在受到更嚴(yán)苛的限制，對(duì)無溶劑技術(shù)的需求也越來越大。本月專欄文章將介紹特殊的無溶劑涂層：UV固化涂層。我將探討這些特殊涂層的優(yōu)勢(shì)，并公布測(cè)試數(shù)據(jù)以揭示其性能。

對(duì)于制造商來說，無溶劑涂層的優(yōu)勢(shì)是什么？

作為明智選擇，使用無溶劑材料，除了溶劑排放量將大大降低之外，因符合地方、地區(qū)和國(guó)家法規(guī)要求，可以節(jié)省環(huán)保相關(guān)成本，比如UV固化材料是不可燃的，對(duì)人類健康的危害較低，因此可能節(jié)省保險(xiǎn)成本。通常，固化這些材料所需的能源需求遠(yuǎn)低于溶劑基材料，減少了能源消耗，降低了二氧化碳排放。

它們的表現(xiàn)如何？無溶劑材料通常涂層更厚些，從而增加了覆蓋范圍，因此具有更強(qiáng)的保護(hù)能力。配方也更加現(xiàn)代化，能夠更好地滿足新應(yīng)用中日益增加的保護(hù)需求，例如汽車熱沖擊循環(huán)或航空航天增加的抗冷凝性。當(dāng)暴露在適當(dāng)波長(zhǎng)及強(qiáng)度的UV輻射下時(shí)，UV固化材料的固化速度非?？欤〝?shù)秒鐘內(nèi)），可提高工廠產(chǎn)量、減少生產(chǎn)占地面積。與其他固化方法相比，UV固化材料具有更好的保護(hù)性能和更強(qiáng)的耐化學(xué)性。

為什么需要二次固化？

不幸的是，光只能沿直線傳播，而固化只會(huì)發(fā)生在光照范圍內(nèi)。由于PCB的3D特性，某些區(qū)域可能無法完全暴露在光照下，尤其是元件引線背面及下方的材料。因此，UV固化材料需要包含二次固化機(jī)制，包括基于水分、化學(xué)或熱。水分固化歷來受到青睞，因?yàn)槠洳恍枰~外的工藝。然而，盡管該材料在光暴露區(qū)域固化良好，但水分?jǐn)U散到涂層以及殘留物后的清除可能很困難。涂層阻隔性越好，二次固化工藝時(shí)間越長(zhǎng)；據(jù)報(bào)告，可能需要若干天、若干周、若干月，甚至若干年。

熱激活固化存在哪些問題？

熱激活二次固化工藝需要額外的時(shí)間，減弱了快速一次固化的優(yōu)勢(shì)。快速固化可能會(huì)產(chǎn)生顯著的應(yīng)力，并且只有70%~80% 轉(zhuǎn)化為聚合物，意味著材料可能會(huì)包含處于休眠狀態(tài)的活性基團(tuán)。一旦暴露在高溫（高于100°C）下，可能會(huì)發(fā)生額外的聚合，導(dǎo)致材料繼續(xù)硬化、改變性能，并且在熱沖擊期間更容易開裂。

化學(xué)二次固化時(shí)間和熱老化

在暴露于合適的長(zhǎng)波紫外線后，仍需化學(xué)二次固化工藝的材料將在室溫下6~8小時(shí)內(nèi)完全固化。由于這些材料的獨(dú)特配方，殘余應(yīng)力可最小化，固化進(jìn)行到非常高的轉(zhuǎn)化水平，從而在熱老化過程中性能變化最小。熱老化測(cè)試結(jié)果表明：傳統(tǒng)材料在低于環(huán)境溫度下往往堅(jiān)硬和無彈性，而二次化學(xué)固化系統(tǒng)在-20°C之前仍可保持彈性，且即使在-40°C下仍可保持一定的延展率。

UV化學(xué)和UV水分固化測(cè)試結(jié)果

在熱老化過程中物理性能是否變化是選擇材料時(shí)的重要參數(shù)，但終端用戶應(yīng)用中性能的關(guān)鍵是材料能否承受所需的熱沖擊曲線而不會(huì)開裂或進(jìn)一步影響焊點(diǎn)上的應(yīng)力。為了研究這一點(diǎn)，我們?cè)?40~130℃、0~130℃和-40~60℃的熱沖擊試驗(yàn)中，選擇了12個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，以正常厚度涂覆了5種不同的涂層。

在每個(gè)測(cè)試周期的250個(gè)循環(huán)后，目視檢查12塊板的涂層是否有裂紋，測(cè)試中最顯著的觀察結(jié)果是：在熱老化過程中性能最穩(wěn)定的材料是化學(xué)固化和UV固化、化學(xué)固化材料。在1000次熱沖擊循環(huán)(-40~+130℃)后，UV固化、化學(xué)固化幾乎保持無裂紋，并且6小時(shí)內(nèi)即可完成固化。與UV固化、水分固化材料相比，UV/化學(xué)固化材料在熱老化過程中的關(guān)鍵物理性能具有更大的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性的提高顯著改善了熱沖擊性能。

好了，現(xiàn)在有了環(huán)保材料，含有75%來自可再生資源的生物有機(jī)物：特有的生物基UVCLX涂層，可在24小時(shí)內(nèi)完全固化。新的開發(fā)正在進(jìn)行中，隨著時(shí)間的推移，這些UV固化、無溶劑和生物基材料將會(huì)為多個(gè)領(lǐng)域的合規(guī)性開辟新途徑。

審核編輯：劉清