摘 要:軍用電子裝備的質(zhì)量和可靠性與其環(huán)境適應(yīng)性密不可分。為滿足戰(zhàn)備需求，提高裝備的環(huán)境適應(yīng)性能力，必須加強(qiáng)裝備的防護(hù)能力建設(shè)。通過對(duì)電子裝備核心基礎(chǔ)部件印制電路板組件的固封設(shè)計(jì)、實(shí)施和試驗(yàn)驗(yàn)證，證明它是一種有效增強(qiáng)印制電路板組件環(huán)境適應(yīng)性的方法。關(guān)鍵詞:電子裝備; 環(huán)境適應(yīng)性; 印制電路板組件; 固封

中圖分類號(hào):TN710-34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)21-0041-02

Method to Enhance Environmental Adaptability of Military Printed Circuit Board Assemblies

QU Li-xin

(Changchun Institute of Optics， Fine Mechanics and Physics， Chinese Academy of Sciences， Changchun 130033， China)

Abstract: The quality and reliability of military electronic equipments have close contact with their environmental adaptability. Therefore， the defensive capability of the equipments must be strengthened so as to meet the needs of combat readiness and improve their environmental adaptability. The fixation and encapsulation of printed circuit board assemblies which are the core and basic components of military electronic equipments are proposed. The experiment proves that the method to enhance the environmental adaptability of printed circuit board assemblied by fixation and encapsulation reinforcement is effective.Keywords: electronic equipment; environmental adaptability; printed-circuit-board (PCB) assembly; fixation and encapsulation

0 引 言

GJB4293《裝備環(huán)境通用要求》將環(huán)境適應(yīng)性定義為:“裝備在其壽命期預(yù)計(jì)可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實(shí)現(xiàn)其所有功能、性能和(或)不被破壞的能力，是裝備的重要質(zhì)量特性之一”[1]。軍用電子設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性通常包括對(duì)高溫、低溫、濕熱、霉菌、鹽霧、沙塵、電磁輻射、低氣壓、振動(dòng)和沖擊等。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)日新月異的發(fā)展，對(duì)軍用電子裝備的質(zhì)量和可靠性提出了越來越高的要求，而電子裝備的質(zhì)量和可靠性又與環(huán)境因素有著密不可分的關(guān)系，電子裝備的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)是涉及機(jī)械、電化學(xué)、生物等多門類多科學(xué)的綜合技術(shù)，對(duì)提高裝備整機(jī)的質(zhì)量與可靠性、延長裝備使用壽命、減少裝備故障率等具有重要保障作用[2]。

作為電子裝備的核心組件，幾乎所有的電子設(shè)備，小到遙控玩具，大到計(jì)算機(jī)，通訊設(shè)備，工業(yè)控制設(shè)備，軍事裝備等，只要有集成電路等電子元器件，就要使用印制電路板，以達(dá)到對(duì)元器件的安裝和電氣互聯(lián)的作用。隨著巨大規(guī)模集成電路、超高速集成電路及表面貼裝元器件的大量使用，采用先進(jìn)的電子互聯(lián)技術(shù)，使印制電路板的組裝密度較大，對(duì)印制電路板組件的質(zhì)量和可靠性提出了更高的要求，對(duì)印制電路板組件的環(huán)境適應(yīng)性提出了更高的要求[3]。

電子裝備在振動(dòng)和沖擊環(huán)境下，由于振動(dòng)的疲勞效應(yīng)及共振現(xiàn)象，可能出現(xiàn)電性能下降、零部件失效、疲勞損傷甚至破壞的現(xiàn)象[4]。提高裝備的抗振動(dòng)沖擊能力，是保證產(chǎn)品性能和可靠性的重要手段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電子設(shè)備失效的環(huán)境因素中，振動(dòng)因素約占27%[5]。所以，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)三防涂覆，元器件通過涂層與底板粘接增加了機(jī)械強(qiáng)度，管腳經(jīng)涂層隔離可達(dá)到長期防潮、防霉和防鹽霧侵蝕的作用;經(jīng)有機(jī)硅膠固封大大增強(qiáng)了印制電路板組件的抗振動(dòng)和沖擊的能力。但需要指出的是，軍用電子裝備的環(huán)境適應(yīng)性是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及方方面面，對(duì)印制電路板組件的三防涂覆和固封處理只是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)之一[6]。

研究所承擔(dān)的軍工任務(wù)通常具有多品種小批量的特點(diǎn)，在對(duì)印制電路板組件進(jìn)行三防涂覆和固封處理時(shí)，不同于大批量自動(dòng)化處理，更多的是采用人工的方式手動(dòng)進(jìn)行[3]。為此，經(jīng)多方探索、實(shí)踐和試驗(yàn)驗(yàn)證，總結(jié)出手工方式對(duì)印制電路板組件進(jìn)行三防涂覆[7]和有機(jī)硅膠固封的方法。涂覆三防保護(hù)劑，詳見文獻(xiàn)[3]。

有機(jī)硅膠性能介紹:這里選用的是某化工研究廠研制生產(chǎn)的QD231 嵌段硅橡膠，該產(chǎn)品以線型聚硅氧烷為主體，其耐寒性和耐熱性很高，在-65~+250 ℃內(nèi)保持良好的柔韌性和彈性，具有良好的耐老化和耐輻射性，具有良好的電絕緣性能，在常溫下固化。

1 實(shí)施步驟[7-9]

1.1 密封灌注的條件

密封灌注必須在產(chǎn)品調(diào)試、檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。

1.2 清潔

采用無水乙醇、丙酮或石油謎擦試需密封灌注部位，也可清洗(視被灌注表面狀況而定)，被密封灌注部位要求清潔干凈，保證無污物、油垢、灰塵等多余物。

1.3 涂三防保護(hù)劑

對(duì)清潔后的密封灌注部位，涂覆三防保護(hù)劑。該保護(hù)劑具有防潮、防霉、防鹽霧的性能，并可增加硅橡膠與基體的粘合強(qiáng)度[3]。

1.4 堵漏

(1) 根據(jù)部件的結(jié)構(gòu)形狀，制作模具檔板，其接觸硅橡膠的面要求盡量光潔，端面透明度主要取決于模具的光潔度，在該面上涂一層薄薄的硅油。

(2) 采用膠帶紙?jiān)诜枪嘧⒚孢M(jìn)行堵漏，灌注液凝固后去除掉;也可在灌注面采用GD 414單組份硅橡膠進(jìn)行堵漏，灌注后不必拆除;還可用浸棉線堵縫隙，注意不得造成多余物，灌注后必須清理干凈。一切堵漏措施，均要嚴(yán)密，以免灌注硅橡膠時(shí)造成多余物。

1.5 灌注方法

1.5.1 配料

QD 231:100%;固化劑:1%～2%。

灌注前應(yīng)做小樣試驗(yàn)，固化速度以灌注8 h左右不粘手，24 h基本固化為宜，然后根據(jù)試樣的配比進(jìn)行配料。先用電子秤稱取QD 231硅橡膠(不超過容器的50%)，然后按配比用滴管滴入固化劑，立即用玻璃棒攪勻。

1.5.2 抽氣泡

將盛放膠液的容器置于真空干燥箱內(nèi)，開啟設(shè)備，其真空度以容器內(nèi)的硅橡膠液不溢出為限?？梢苑磸?fù)進(jìn)行“抽-放-再抽”的操作，直至膠液中的氣泡基本上排除干凈為止。

1.5.3 灌注

將被灌注的部件擺放在平臺(tái)上，灌注面應(yīng)水平。把無泡的膠液徐徐注入被灌注部位(操作時(shí)應(yīng)小心，切勿再次造成氣泡)，按設(shè)計(jì)文件的要求灌至所需厚度。當(dāng)灌注厚度超過10 mm時(shí)，需采取多次灌注的方法，每層灌注間隔時(shí)間不應(yīng)少于24 h。

1.5.4 固化

部件灌注后嚴(yán)禁移動(dòng)，在室溫下固化24 h。

1.6 清理

在灌注后24 h基本固化的情況下，除去模具、檔板及其他堵漏材料。揭去由于溢流、滴、掛而遺留的硅橡膠，并將它們清除干凈。清除時(shí)不得撕拉被灌部位的硅橡膠，若有粘連的地方可用鋒利的小刀將其切斷再進(jìn)行清除。

1.7 繼續(xù)置室溫固化

隨著固化時(shí)間的增長，硅橡膠的強(qiáng)度及各項(xiàng)指標(biāo)將逐步提高，但在一周之內(nèi)不要進(jìn)行沖擊、振動(dòng)、抗電強(qiáng)度等項(xiàng)試驗(yàn)。而且在此期間灌注部位嚴(yán)禁遭受剝離、撕拉、剪切等外力作用。

1.8 檢驗(yàn)

產(chǎn)品進(jìn)行灌注后，操作人員應(yīng)對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行自查:

(1) 灌注部位應(yīng)固化完全，灌注表面應(yīng)無色透明、光滑平整、無氣泡、無其他雜質(zhì);

(2) 灌注部位應(yīng)符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件或工藝文件的要求，不要求進(jìn)行灌注的部位不能有滴、掛、溢流的多余物。

1.9 安全與注意事項(xiàng)

(1) 操作人員應(yīng)熟練掌握各儀器、設(shè)備的操作技能，并遵守各項(xiàng)操作規(guī)程。

(2) 工作場地應(yīng)清潔無塵，通風(fēng)良好;禁止吸煙，并具備消防器材。

(3) 工作完畢后應(yīng)及時(shí)關(guān)閉設(shè)備，清洗用過的器皿，整理擦拭工具和設(shè)備，并將有化學(xué)材料的容器瓶蓋旋緊蓋嚴(yán)，妥善保管。

(4) GD 414單組份硅橡膠啟封后應(yīng)盡量一次用完。若一時(shí)用不完時(shí)，必須擠出一部分單組份硅橡膠，將管口周圍封嚴(yán)，以防止空氣進(jìn)入產(chǎn)生固化。再次啟封時(shí)，管口部位應(yīng)多擠出一部分后再使用。

(5) 由于固化劑用量較少，因此稱量必須準(zhǔn)確，并要求與硅橡膠攪拌均勻，以避免出現(xiàn)局部固化不良的現(xiàn)象。

(6) 原材料應(yīng)貯存在通風(fēng)、陰涼、干燥的庫房內(nèi)，并應(yīng)遠(yuǎn)離熱源。

(7) 若原材料超過保管期，則應(yīng)對(duì)原料標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的主要指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，方可使用。

2 結(jié) 語

采用上述方法對(duì)軍用印制電路板組件進(jìn)行三防處理和固封，大大增強(qiáng)了軍用電子裝備的環(huán)境適應(yīng)性，尤其是對(duì)需防潮、防霉、防鹽霧和抗振動(dòng)沖擊的環(huán)境。本方法已經(jīng)通過有關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)按GJB150要求進(jìn)行的檢測(cè)[10]，并應(yīng)用于某艦載電子跟蹤裝備中，效果良好。

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