車載PCB用阻焊油墨的要求與進(jìn)展

付 強(qiáng)

（深圳市容大感光科技股份有限公司，廣東 深圳 529000）

0 前言

隨著汽車電子化程度的不斷提高，車載汽車電子控制PCB在汽車電子中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，如動(dòng)力控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、車身電子系統(tǒng)、娛樂(lè)通訊等系統(tǒng)中均有涉及。車載PCB主要由阻焊油墨與覆銅板兩類材料組成，在電子設(shè)備中起到支撐、互連、絕緣和保護(hù)等作用。

阻焊油墨是車載PCB中的重要組成部分，起到絕緣、保護(hù)及在波峰焊和回流焊工序中防止粘錫等作用。由于汽車在安全性方面的極高要求，也就會(huì)嚴(yán)格要求車載PCB的阻焊油墨在十幾年的使用過(guò)程中保持性能穩(wěn)定，以避免故障的發(fā)生。

1 車載PCB用阻焊油墨的技術(shù)要求

車載PCB用阻焊油墨除了要具有普通阻焊油墨的技術(shù)要求外，還要滿足高耐候性的可靠性破壞測(cè)試，這樣才能符合車載PCB的性能要求。各大汽車廠商及配套供應(yīng)商都有對(duì)車載PCB滿足各種工作環(huán)境的差異性要求，并且在性能要求和技術(shù)指標(biāo)上會(huì)對(duì)防焊油墨有等級(jí)匹配性的要求，以保障不同系統(tǒng)的在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)的綜合穩(wěn)定性。下面對(duì)車載PCB用阻焊油墨列舉一些技術(shù)要求。

1.1 常規(guī)技術(shù)要求

做為車載PCB用阻焊油墨，其首先要滿足PCB的一些常規(guī)技術(shù)要求，如：（1）滿足IPC-840E測(cè)試、UL檢測(cè)等；（2）滿足有害物質(zhì)管控的檢測(cè)要求，如REACH（歐盟關(guān)于化學(xué)品使用注冊(cè)登記管理）、ROHS（歐盟關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令）、低鹵素等；（3）滿足PCB制作工序的要求，如解析度、耐熱風(fēng)整平、耐化金、耐OSP（有機(jī)可焊性保護(hù)劑）、耐化錫等；（4）滿足耐3次波峰焊和3次回流焊的工藝要求等。

1.2 高耐候性技術(shù)要求

車載PCB用阻焊油墨需在車輛使用的十幾年間持續(xù)起到絕緣、保護(hù)等重要功能，這也就需要車載PCB用阻焊油墨的各項(xiàng)性能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，高耐候性技術(shù)是要求。主要測(cè)試阻焊油墨在經(jīng)過(guò)高溫、高寒及高濕等環(huán)境下加速老化后，其各項(xiàng)性能指標(biāo)是否可以滿足高耐候性的技術(shù)要求。舉例如下。

1.1.1 耐高低溫循環(huán)老化測(cè)試要求

耐高低溫循環(huán)測(cè)試主要是模擬阻焊油墨在高冷、高溫交替環(huán)境下的性能穩(wěn)定性，阻焊油墨的優(yōu)劣取決于其在高低溫下的持續(xù)時(shí)間及循環(huán)次數(shù)，測(cè)試完成后在100倍放大鏡下觀察油墨表面及切片是否有起泡、起皺、開(kāi)裂、剝離及脫落等缺陷，一般銅面、基材上的方型開(kāi)窗拍位的拐角處容易先出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題（見(jiàn)表1）。

表1 耐高低溫循環(huán)測(cè)試要求舉例

1.1.2 耐高溫老化測(cè)試要求

耐高溫老化測(cè)試主要是模擬阻焊油墨長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境下的性能變化，其性能的好壞取決于測(cè)試溫度的高低及持續(xù)時(shí)間的多少，測(cè)試完成后在100倍放大鏡下觀察油墨表面及切片是否有起泡、起皺、開(kāi)裂、剝離及脫落等缺陷，一般銅面上油墨，尤其是油墨較厚的地方更容易先出現(xiàn)起泡、剝離等問(wèn)題（見(jiàn)表2）。

表2 耐高溫老化測(cè)試要求舉例

1.1.3 耐電遷移老化測(cè)試要求

耐電遷移老化測(cè)試指車載PCB在一定電場(chǎng)的作用下和高溫高濕環(huán)境下持續(xù)一段時(shí)間后，阻焊油墨及PCB板材中的極微量金屬離子就會(huì)發(fā)生一定的定向遷移、聚集，進(jìn)而導(dǎo)致PCB導(dǎo)線間出現(xiàn)微短路、絕緣性下降等問(wèn)題（見(jiàn)表3）。

表3 高溫高濕條件下電遷移老化測(cè)試要求舉例

1.3 技術(shù)要求發(fā)展趨勢(shì)

隨著車載電子產(chǎn)品的不斷豐富、新能源汽車的推廣，無(wú)人駕駛技術(shù)的逐步成熟等，未來(lái)會(huì)對(duì)車載PCB用阻焊油墨的技術(shù)要求，尤其是高耐候性能等提出更新、更高的要求。

（1）目前行業(yè)內(nèi)的高低溫循環(huán)的最高溫差在190℃左右，測(cè)試循環(huán)最高1000次，未來(lái)會(huì)提高到溫差210℃以上，測(cè)試循環(huán)提高到2000次；耐電遷移測(cè)試常用溫相對(duì)濕度為85℃85%條件下，電壓50 V或100 V下測(cè)試1000 h，未來(lái)電壓會(huì)進(jìn)一步提高到350 V、500 V，時(shí)間會(huì)延伸到2000 h。

（2）一些新要求的出現(xiàn)，如車載PCB用阻焊油墨的高表面張力要求，是行業(yè)內(nèi)慣有的，一般要求是PCB出廠時(shí)的表面張力在38達(dá)因以上。隨著研究的深入，PCB在過(guò)波峰焊和回流焊后、及長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，阻焊油墨中未反應(yīng)的小分子有機(jī)物、表面活性劑中的小分子等會(huì)不斷及聚集在油墨表面，這樣就會(huì)導(dǎo)致油墨的表面張力持續(xù)下降，進(jìn)而導(dǎo)致部分三防漆產(chǎn)生脫落、附著力下降等問(wèn)題，因此這一技術(shù)缺陷需要得到改善。

（3）各車企及其配套供應(yīng)商的對(duì)耐候性等要求和等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分都有較大的差異性，這就使得阻焊油墨的測(cè)試項(xiàng)目和要求非常多，費(fèi)事費(fèi)力，在測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和要求上實(shí)現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化十分有必要。

2 車載PCB用阻焊油墨行業(yè)發(fā)展情況

目前車載PCB用阻焊油墨的技術(shù)和市場(chǎng)都掌握在歐美日等外資品牌手中，主要有亨斯邁（Huntsman）、太陽(yáng)油墨（Taiyo Ink）等，有一定的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，也確立了市場(chǎng)地位。然而由于我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)車載電子行業(yè)起步較晚，其中重要配套產(chǎn)品車載PCB用阻焊油墨的開(kāi)發(fā)與研究工作還比較落后，主要是因?yàn)楫a(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)要求高、資金投入大以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試、客戶驗(yàn)證周期長(zhǎng)等原因，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)眾多PCB阻焊油墨制造企業(yè)對(duì)這方面的投入明顯不足。

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要、材料供應(yīng)安全性意識(shí)的提高、部分地區(qū)貿(mào)易保護(hù)主義的抬頭、新技術(shù)和新工藝要求的不斷出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)的主要車載PCB生產(chǎn)企業(yè)急需有國(guó)產(chǎn)車載PCB用阻焊油墨的推出，積極參與到未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中。但由于車載電子系統(tǒng)復(fù)雜的工作環(huán)境，對(duì)車載PCB用阻焊油墨可靠性的要求極高，這就使得車載PCB用阻焊油墨的準(zhǔn)入門檻要求很高，必須要經(jīng)過(guò)一系列長(zhǎng)周期的驗(yàn)證與測(cè)試，認(rèn)證一旦通過(guò)則PCB廠商一般不會(huì)輕易更換供應(yīng)商。其次是汽車行業(yè)有召回制度，阻焊油墨用于PCB上到整車安裝測(cè)試一般要幾個(gè)月，甚至一年以上，在到個(gè)人使用的十幾年周期中均不能出現(xiàn)異常，因此阻焊油墨制造商需要承擔(dān)產(chǎn)品在使用、安裝、測(cè)試和個(gè)人使用過(guò)程中出現(xiàn)異常的風(fēng)險(xiǎn)，這是規(guī)模小、技術(shù)和管理水平較低的中小型阻焊油墨生產(chǎn)企業(yè)無(wú)力實(shí)施和承擔(dān)的。

公司作為國(guó)內(nèi)PCB阻焊油墨行業(yè)的大企業(yè)，從2012年開(kāi)始投入車載PCB用阻焊油墨的研究與開(kāi)發(fā)。歷經(jīng)6年多的探索，順利完成了核心樹(shù)脂的自主設(shè)計(jì)與合成、配方的研發(fā)與測(cè)試，生產(chǎn)工藝與品質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的制定、終端客戶確認(rèn)等多項(xiàng)工作后，目前已經(jīng)完全掌握了車載PCB用阻焊油墨的核心技術(shù)，并成功推出了可以滿足不同等級(jí)測(cè)試要求的多個(gè)型號(hào)產(chǎn)品。其在經(jīng)過(guò)多家車載PCB生產(chǎn)企業(yè)的全流程測(cè)試后，已完全能滿足D級(jí)1000的測(cè)試要求，并且油墨的表面張力在經(jīng)過(guò)3次波峰焊和3次回流焊后，仍能夠保持在40達(dá)因以上。打破外資品牌的技術(shù)與市場(chǎng)壟斷后，可以為眾多車載PCB制造商在產(chǎn)品多樣化和新技術(shù)要求上提供新的選擇。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著汽車及其配套產(chǎn)業(yè)外資股權(quán)比例的逐步放開(kāi)，民族汽車品牌的快速進(jìn)步與崛起，新能源汽車的積極推廣和無(wú)人駕駛技術(shù)的突破，汽車產(chǎn)銷量和保有量將會(huì)不斷增加，帶動(dòng)汽車及其配套產(chǎn)業(yè)的快速增長(zhǎng)。目前國(guó)內(nèi)主要PCB企業(yè)，尤其是近幾年新上市的PCB企業(yè)加大對(duì)車載PCB的投入，因此對(duì)車載PCB用阻焊油墨的需求量和技術(shù)要求將會(huì)持續(xù)地提高。市場(chǎng)需求給國(guó)內(nèi)PCB油墨企業(yè)提供了更好、更大地發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也需要各PCB制造商給予更大支持與配合，共同提高我國(guó)車載PCB的研發(fā)、制造水平，提高全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。