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应用案例
电接触固体薄膜保护剂在印制板插头上的应用
发布时间:2015-07-23 17  |  点击:2113  |  作者:qinside

航空工业部第六一五研究所 马文兰高福宝游松林

一、前言
印制板插头,从整机互连角度看,是信息(电流、电压)传递的通道,它的主要功能是给印制板与外部电路连接。这部分的连接,在系统连接中起着极为重要的作用。它连接的功能是否可靠,将直接关系到整机的可靠性。据国内资料统计,整机在运行过程中所发生故障的原因,有三分之一故障是发生在印制板插头与插座的连接上。因此减少印制板接插件的失效率,就意味着提高整机的可靠性。在现代计算机与雷达等电子设备中,印制板插头连接使用甚多,故更不能忽视它的可靠性。
在我们单位的计算机、雷达中,整机内部连接均采用印制板插头连接。目前印制板插头均采用直接镀金防护。就镀层而论存在着如下问题:(1) 镀金层耐磨性不够;(2) 有针孔,加速了基体金属铜的腐蚀;(3) 印制板的接触电阻随着存放期增长有明显的变化。当然根本措施是寻求耐磨、接触电阻小、防护性能好的镀层,但在当前,采取必要的措施来提高其可靠性,则更是十分必要的。
作为印制板插头的保护涂层应满足如下要求:
1、 印制板涂上该保护剂后,接插时能导电,其接触电阻应无明显增大现象;
2、 保护剂应具有优良的润滑性能;
3、 保护剂在非电接触处应显绝缘性,不降低印制基板的绝缘性能;
4、 保护剂应具有三防性能,保护剂本身化学稳定性好;
5、 保护剂不易挥发,不吸附灰尘;
6、 保护剂对基体金属应无腐蚀作用。
DJB-823 固体薄膜保护剂是北京邮电学院彭道儒教授研制的,经试验证明:DJB-823固体薄膜保护剂具有上述性能要求。

二、 DJB-823固体薄膜保护剂工艺参数的选择
一种保护剂能否显示出它的最佳性能,与它的施工工艺有密切关系,只有在最佳的工艺条件下,才能充分显示它的效果。对DJB-823 固体薄膜保护剂而言,主要工艺参数是该保护膜的厚度与成膜的温度控制。
1、DJB-823 固体薄膜保护剂的厚度
该保护剂的厚度决定于它的浸涂工艺时的浓度,而厚度又与接触电阻、涂层成膜状况、防护性能等有较大关系。
表 1~4 分别给出不同浓度保护剂的成膜状况、接触电阻、防潮及防硫性能的差异。

表1 不同浓度的 DJB-823 电解触保护剂涂层成膜状况

浓度 g/100ml

0.5

1

1.5

2

2.5

3

表面状况

均匀光洁

均匀光洁

均匀光洁

局部发花

局部堆积

堆积

涂层质量

致密

致密

致密

有疏松现象

疏松

疏松

表2 不同浓度的DJB-823电解触保护剂对接触电阻的影响(单位:mW

DJB-823浓度

0.5%

1%

1.5%

2%

2.5%

接触电阻增值

+0.21

+0.24

+0.35

+0.47

+0.85

注:测试电流为 10mA.

表 3 不同浓度的DJB-823电解触保护剂的防潮能力
(试验条件:40±2℃ ,相对湿度:95~98 % )

镀铜
未浸涂

镀铜
涂 0.5%

镀铜
涂 1.5%

镀铜
涂 1.5%

镀铜
涂 2%

镀金
未浸涂

镀金
涂 1.5%

48 小时

氧化明显

无明显
变化

无明显
变化

无明显
变化

无明显
变化

无明显
变化

无明显
变化

144 小时

氧化加深

色泽变深部分氧化

色泽略变部分氧化

个别处
氧化

无明显
变化

表面发化

无明显
变化

表 4 不同浓度的DJB-823电解触保护剂的涂层防腐蚀能力
(基体金属:铜,腐蚀气体:H2S100ppm,SO2700ppm ,温度:25℃,湿度:90%

浓度

裸铜

0.5%

1%

1.5%

2%

视觉变色,小时

瞬间

0.6小时

5.5小时

17小时

17小时

硫化100小时后,其表面状况

一分钟板面全部变蓝紫色

100% 被腐蚀

80% 被腐蚀

20~25%
被腐蚀

80% 被腐蚀

镀铜表面对硫化物,潮湿都相当敏感。在潮湿环境中,镀铜表面首先生成黑色氧化铜,而空气中的二氧化碳CO2 参加反应生成碱式碳酸铜(铜绿)。在硫化氢、二氧化硫的作用下,镀铜表面将生成黑灰色硫化铜,其表面颜色变化为:发红 → 发青 → 变蓝紫 → 黑灰。无论是氧化铜、碱式碳酸铜或硫化铜,其表观颜色变化都相当明显,这为我们检验DJB-823固体薄膜保护剂的防护能力提供了有利条件。

综合上述实验可以看出:
( 1 ) DJB-823 固体薄膜保护剂的涂层厚度随浓度增加而增加,浓度超过 2%者有疏松与堆积现象。堆积与疏松处防护性能差,并易脱落,
( 2 ) DJB-823 固体薄膜保护剂浓度选择 1.5%为好。

2 .成膜温度
成膜温度是涂层能否平整、光洁的关键。温度过低,或烘焙前在空间停留时间过长(特别是室温较低时)都要造成表面有粒状麻点或堆积状,直至涂层疏松,因而降低了防护性能。至于具体温度如何掌握要视工件而定,不能一概而论。

三、 DJB-823 固体薄膜保护剂的性能测试
1、
电气性能
作为一种电接触保护剂,它不同于绝缘涂料,既要求它在连接处具有良好的导电性,又要求它在非电连接处绝缘性能优良。表5和表6为DJB-823固体薄膜保护剂浸涂在条形、梳形电极上的绝缘电阻,介质损耗角正切值。表中数据是印制版电极浸涂DJB-823固体薄膜保护剂的综合值。

表5 DJB-823固体薄膜保护剂涂层电气性能

气性能



基板及
浸涂

绝缘电阻(mΩ

介质损耗角正切值( tga )

涂前

涂后

湿热后

涂前

涂后

湿热后

铜,涂 1.5%

(3.5~7.5)
×1013

(2.9~3.5 ) ×1013

(3~5.1 )×1013

(2.1~3.2)×10-2

(1.9~3.2 )×10-2

(2.59~2.9 )×10-2

铜,涂 2%

(2.3~7.5 )×1013

(2~3)×1013

(1~3 )×1013

(2.71~2.8)×10-2

(1.99~3.2 )×1013

(2.5~3.3 ×10-2

金/铜,
涂 1.5%

(3.1~5)×1013

(2.5~6.5)×1013

1.1×1013

注:湿热条件:40 ± 2 ℃ ,湿度为 95 ~ 98 %,恒温为 144 小时

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