三防漆對(duì)SVG功率模塊的使用研究

上海至堅(jiān)新能源開(kāi)發(fā)有限公司 那順德力根 墾利神舟新能源有限公司 張玉良 王大利 曹暉浩

北京國(guó)網(wǎng)信通埃森哲信息技術(shù)有限公司 陳玉杰

光伏發(fā)電是綠色能源新的重要攻關(guān)點(diǎn)，2/3以上的我國(guó)國(guó)土面積平均年日照數(shù)達(dá)到2000h以上，來(lái)源于太陽(yáng)能的光伏發(fā)電體現(xiàn)出巨大發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r(shí)，光伏制造成本、技術(shù)及規(guī)?；矫嬖谌蛞簿邆渫怀龅膶?shí)力，可有效對(duì)能源保障提供支持，也可以在外循環(huán)中發(fā)揮重要作用。但光伏發(fā)電無(wú)功潮流、電壓波動(dòng)等許多新問(wèn)題嚴(yán)重影響到了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

SVG具有快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功的功能。通過(guò)控制交流側(cè)電流，迅速吸收或者發(fā)出所需的無(wú)功功率，調(diào)節(jié)電壓幅值相位，進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。常用于電力系統(tǒng)中，保障穩(wěn)定、高效、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。傳統(tǒng)SVG設(shè)備采用風(fēng)冷的方式進(jìn)行散熱冷卻，而遇到高粉塵、空濕度現(xiàn)場(chǎng)，出現(xiàn)連接銅排氧化、設(shè)備腐蝕及凝露等現(xiàn)象，影響設(shè)備性能。其原因是因?yàn)榇罅糠蹓m、空氣鹽霧、水氣被帶入風(fēng)機(jī)設(shè)備內(nèi)部。因此，有效解決SVG設(shè)備凝露、腐鹽霧等問(wèn)題對(duì)SVG穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的工程意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

環(huán)境對(duì)于SVG功率模塊電路板件具有一定的腐蝕作用，為將電路與惡劣的環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)，保護(hù)電路免遭環(huán)境侵蝕，造成電路失效、漏電等故障，延長(zhǎng)電子產(chǎn)品的使用壽命，特研發(fā)一種涂覆于線路板表面的特殊涂層，使其防霉、防潮、防鹽霧，并通過(guò)研究涂敷方式，得到5～12mm的均勻涂層，且使材料轉(zhuǎn)移效率達(dá)到99%左右。

1 理論分析

三防漆由一種或多種樹(shù)脂溶解在溶劑中的一種溶液或乳液，可包含干燥劑、催化劑、活性稀釋劑等其他組分。三防漆的產(chǎn)生背景是因?yàn)槿軇┖透碑a(chǎn)物在干燥/固化過(guò)程中被釋放，這些釋放物質(zhì)即活性組分，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)（如聚合或交聯(lián)）形成固化物。固化的形成過(guò)程主要有兩種分支：一種是室溫或高溫固化，另一種是UV光固化。W類型（水基型）、S類型（有機(jī)溶劑基類）和E類（乳液類）構(gòu)成了溶劑類型，而樹(shù)脂類主要包含七個(gè)類別。樹(shù)脂類特性分類見(jiàn)表1。

表1 三防漆特性一覽表

2 實(shí)驗(yàn)方案

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

基于SVG設(shè)備的散熱方式應(yīng)用，研究在線路板組件表面涂覆三防漆對(duì)線路板防護(hù)效果，充分發(fā)揮三防漆防護(hù)作用，將印制保護(hù)電路與惡劣的環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)，使其避免遭受惡劣環(huán)境的影響，造成電路失效、漏電等故障，延長(zhǎng)它們的使用壽命，確保其安全性和可靠性[1]。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要如下：

研究不同三防漆類型下，手工刷涂或噴涂、自動(dòng)噴涂工藝對(duì)SVG線路板組件涂漆效果，固化后依據(jù)涂覆材料常做的評(píng)估項(xiàng)目及方法進(jìn)行評(píng)估、驗(yàn)證。

證明三防漆的返修性，固化后的三防漆驗(yàn)證其是否易去除，采用物理方法（如烙鐵燙）、機(jī)械方法或化學(xué)方法進(jìn)行驗(yàn)證，觀察是否可以剝離PCB表面，同時(shí)不能損傷器件[2]。

壓力測(cè)試。首次將未涂覆的線路板組件帶電工作一段時(shí)間，通過(guò)示范點(diǎn)取值，設(shè)為溫度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。再將同一板卡涂覆三防漆后，進(jìn)行等時(shí)間、等位置、等方法的測(cè)試。通過(guò)升溫和降溫的對(duì)比，測(cè)試驗(yàn)證三防漆對(duì)產(chǎn)品散熱的影響[3]。

對(duì)比分析，得出結(jié)論。

2.2 技術(shù)方案

2.2.1 實(shí)施板卡涂膠操作流程

實(shí)施板卡涂膠操作流程：清洗—遮蔽保護(hù)—預(yù)烘除濕—配漆—涂覆—檢查—固化。

清洗：該工序主要目的是起到增強(qiáng)三防漆與電路板表面結(jié)合力的作用。導(dǎo)致結(jié)合不緊密的主要原因是由于在負(fù)效用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生兩類物質(zhì)。主要是助焊劑殘留物，殘留物產(chǎn)生的過(guò)程主要是電路板焊接中產(chǎn)生的。另外在電路板運(yùn)行、拆卸周轉(zhuǎn)過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生灰塵等其它污染物，去除這些物質(zhì)是確保電路板后期正常運(yùn)行的重要保障。清洗后應(yīng)對(duì)電路板進(jìn)行烘干，否則將影響三防漆噴涂質(zhì)量[4]。

遮蔽保護(hù)：該工序主要是要在涂敷前，遴選出不需要進(jìn)行涂敷的原件或部位。通過(guò)選用一些符合防靜電要求的、同時(shí)易于去除、無(wú)殘留的遮蔽材料對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行遮擋。通過(guò)主要選擇的區(qū)域包括連接器插接端面、部分有散熱要求的器件、安裝孔等。

預(yù)烘除濕：圍繞保障三防漆涂覆質(zhì)量，確保取得預(yù)期效果，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理也是必要的步驟。電路板由于前置處理環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生一些潮氣、濕氣等副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物會(huì)影響后期線路板的有效性和可靠性。而長(zhǎng)時(shí)間預(yù)先烘干，可以除去上述提到的潮氣濕氣，也是一般性電子產(chǎn)品處理的一般方式。

配漆：按照之前的三防漆分類，需要使用不同的配漆方法，具體操作時(shí)可以根據(jù)漆料附帶的使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行具體操作。

涂覆：涂覆過(guò)程需要采用較高的工藝操作準(zhǔn)則，具體要根據(jù)涂覆方式的不同，選擇涂覆次數(shù)、每次之間的時(shí)間控制。之所以需要對(duì)涂敷做出工藝的規(guī)范，是因?yàn)橥糠筮^(guò)程對(duì)于后續(xù)過(guò)程產(chǎn)生重要的影響，特別是要預(yù)防固化現(xiàn)象的產(chǎn)生。固化是由于噴涂過(guò)厚，造成涂層下部的溶劑不能完全揮發(fā)，出現(xiàn)了漆層的固化情況。而這種固化現(xiàn)象最直接的影響是阻礙了漆層中的溶劑正常揮發(fā)，而不能正常揮發(fā)的漆層就會(huì)產(chǎn)生一些氣泡，這對(duì)于后續(xù)的可靠性會(huì)帶來(lái)比較大的影響。兩次噴漆之間留有一定時(shí)間，讓第一次噴涂的漆層中的溶劑大部分揮發(fā)后，再進(jìn)行第二次噴漆，能夠有效地減少漆層固化過(guò)程中的起泡現(xiàn)象[5]。

檢查：應(yīng)對(duì)目視或儀器測(cè)量方式，對(duì)相關(guān)涂敷表面進(jìn)行點(diǎn)檢。按照質(zhì)量控制方法論，如果可以進(jìn)行返工的缺陷要及時(shí)進(jìn)行處理，對(duì)于失效品則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行報(bào)廢或相關(guān)處置。

固化：固化是處理的最后一個(gè)步驟，通過(guò)應(yīng)用相關(guān)外部設(shè)備，通過(guò)盡可能短的時(shí)間對(duì)表面進(jìn)行干燥處理。較高級(jí)的工況可采用紫外線設(shè)備。具體操作細(xì)節(jié)按照有關(guān)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。

2.2.2 注意事項(xiàng)

第一，涂膠前作業(yè)步驟（按照?qǐng)D示1～2操作步驟將模塊拆除）。

第二，監(jiān)控板除灰清潔后，涂覆區(qū)域如圖2，其中三塊黃色加粗標(biāo)志區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)涂覆區(qū)，所有針腳必須覆蓋，不允許出現(xiàn)氣泡、漏涂現(xiàn)象；藍(lán)色標(biāo)志區(qū)域?yàn)闇y(cè)試點(diǎn)和插針接口，不需要涂覆，注意避開(kāi)。

圖1 涂膠前作業(yè)步驟圖示

圖2 監(jiān)控板涂覆

第三，對(duì)于耐溫元器件，可先在室溫固化后，再在50～100℃潮濕烘箱中處理4～8小時(shí)，凈化低分子物，實(shí)現(xiàn)膠體充分固化，以保證膠體的性能得到有效的呈現(xiàn)。

第四，灌封時(shí)應(yīng)合理控制一次堆積厚度。可采用分層澆灌逐步硫化的方法，對(duì)≥3mm的膠液堆積厚度進(jìn)行固化時(shí)，完全固化時(shí)間越長(zhǎng)與厚度成正比例關(guān)系。本RTV硅橡膠在使用后應(yīng)將膠管蓋緊，可保存再次使用。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

涂覆材料的質(zhì)量可靠性評(píng)估：評(píng)估階段，將IPC-CC-830B《印制線路組件用電氣絕緣化合物的鑒定及性能》、GB/T 1981-2009《電氣絕緣用漆》作為依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化文件，本次實(shí)驗(yàn)綜合考慮以上兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，制定如下涂覆材料評(píng)估表（表2）。

表2 質(zhì)量可靠性評(píng)估

綜上，通過(guò)大量的膠液涂覆實(shí)驗(yàn)對(duì)光伏電站SVG功率模塊電路板件打膠效果進(jìn)行性能測(cè)試，光伏電站SVG功率模塊電路板件打膠實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，打膠效果主要受到噴涂工藝、涂膠類型和所處環(huán)境的影響，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)這幾種因素的相互關(guān)系改變電路板上涂覆層防護(hù)質(zhì)量。獨(dú)創(chuàng)的涂膠工藝，三防漆涂敷厚度達(dá)2mm，可將板卡完全覆蓋，有效避免潮濕、灰塵等惡劣環(huán)境對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響。可以延長(zhǎng)板卡使用壽命，節(jié)省成本投入，安全性能高，不會(huì)因?yàn)榘蹇ü收?，造成調(diào)度兩個(gè)細(xì)則考核，降低或者是減少運(yùn)行生產(chǎn)成本。