选择性三防喷涂设备及应用

王拓宇

摘要：铁路信号设备在使用中由于环境因素容易出现受潮、发霉、腐蚀等诸多问题，这就需要将三防漆喷涂于铁路信号设备的电路板中，从而可以有效提高铁路信号设备的质量及可靠性。三防漆喷涂方式有多种，本文介绍了三防喷涂方式，选择性三防喷涂设备的工艺流程，选择性三防设备的结构特点和重点部分，以及如何给电路板进行三防喷涂。

关键词：选择性；电路板；三防喷涂设备

中国铁路分布极其广阔，气候条件极其复杂，尤其高铁的普遍开行，要确保信号设备不发生故障，避免环境、气候等自然因素造成的信号故障，所以通常采用喷涂三防漆的方法對电路板进行防护。三防喷涂可以有效防护铁路沿线信号设备免受潮气、盐雾、霉变的破坏，避免故障，同时可以延长设备的使用寿命，保证信号设备在使用中的安全性和可靠性。

1.三防喷涂方式的介绍

1. 1手工喷涂

手持喷涂枪将三防漆喷涂到电路板上实现防护。

优点：低投资，技术要求低，不需要其他辅助工具，不需要提供水电等能源资源。

缺点：（1）暴露在空气中，三防漆容易扩散；（2）必须手工遮蔽不能三防的器件；（3）涂覆厚度不一致，不清洁；（4）造成材料浪费；（5）重复工作，运行成本高。

1.2自动整板喷涂

设备控制喷涂枪对电路板进行整板喷涂。

优点：（1）生产量高；（2）封闭的环境（3）较小的运行成本；（4）操作容易，灵活。

缺点：（1）必须手工遮蔽不能三防的器件；（2）造成材料浪费；

1.3自动选择性喷涂

设备按照程序控制喷涂枪对电路板进行选择性喷涂。

优点：（1）较高的生产量；（2）节省大量的材料；（3）封闭的环境；（4）没有或较少的遮蔽；（5）小的运行成本。

缺点：在投资和培训方面需要投入。

2选择性三防系统

选择性三防系统主要由九部分组成，其设备流程如图1：

从图1可以看出，选择性三防系统的关键设备是选择性三防设备。

3 选择性三防设备结构

3.1 结构特点

设备系统的结构由锻件和焊件构成，为便于接近喷室内部，设备前端有1个清晰的玻璃安全门，出于安全目的，它们和移动的喷枪是互锁的，打开门时只停止喷枪运动和喷涂而不关闭机器电源，敷形喷枪安装在Z轴上，涂料经过聚四氟乙烯管道从喷枪喷出，所有的气流管材料是聚乙烯。

3.2 喷涂传动组件

喷涂传动组件是由X轴传动组件、Y轴传动组件、Z轴传动组件组成。具有编码反馈的伺服电机驱动滚珠丝杠转动，使传动体在线性导轨上滑动。X轴传动由AC伺服电机提供动力，驱动精密滚珠丝杠，使滑块在线性导轨上实现X方向的运动；Y轴传动由AC伺服电机提供动力，驱动精密滚珠丝杠，使滑块在线性导轨上实现Y方向的运动；Z轴传动由DC伺服电机提供动力，驱动精密滚珠丝杠，使滑块在线性导轨上实现Z方向的运动。

3.3链条传动组件

链条传动组件功能是传输电路板，通过调节宽度适应不同宽度的电路板。电机带动链轮转动，使链条在链条导轨中运动，链条销轴使用加长销轴，可将电路板放置于销轴上，这样既可支撑电路板，又能限位，防止电路板偏移。

3.4电气部分

设备采用计算机控制系统。基于WINDOWS XP的操作界面简化喷涂过程的控制。其自带的软件可以系统设置和在线编程，并在一个屏幕上同时显示。无须编写计算机语言，并可利用Z轴上的摄像头进行编程辅助。

4 电路板选择性三防喷涂工艺流程及要求

4.1 选择性三防喷涂工艺操作程序

典型的选择性三防喷涂工艺操作程序如图2所示。

选用添加荧光粉的涂覆材料，便于使用紫外线灯检查，提高检验可行性和可靠性；固化一般是使涂层表面不流动，指触干燥，以便能涂覆反面；固化热源，选用红外固化，一般温度设置在60℃，其温度控制精度为±5℃，固化炉长度一般3m～5m，炉身越长温度上升斜率越平滑，效果越好。

4.2 环境

三防喷涂加工区域的温度应该在18℃～30 ℃，相对湿度在30%～70%之间，照明达到1 000 lm/m2，环境整洁；喷涂全程须满足防静电要求，接触电路板过程中必须穿着防静电服，戴防静电手套；喷涂过程中使用防静电托盘或防静电流转工具；同时考虑到三防漆和稀释剂是化学品，需要安装良好的排风系统，并将化学品放置在危险化学品专用柜内，其他可以按照安全标准体系要求执行。

4.3 厚度

三防漆涂层厚度一般为30μm～130μm，可以使用TIME2510涂层测厚仪进行厚度测量，每天喷涂板组前需先用设备喷涂1块铜板来测量喷涂厚度。

4.4 喷涂要求

三防漆完全固化，分布均匀，按照图纸及工艺文件的要求不能喷涂三防漆的区域或器件（测试点、板组连接器、板组助拔器组装孔、可调元件、显示单元、开关、散热器、压接连接器、功率大于1W的电阻器、插头、插座、IC底座、接地导体、非密封的元件、光连接器和光纤、网口、保险座和电池座、装配件配接面、导线、后序需焊线的焊盘等）涂覆层无外来物、空洞或气泡、退润湿、裂纹、鱼眼、波纹、桔皮、剥落等缺陷。

5 加工过程

5.1 准备

按照设备操作规程启动全线设备，并进行设备点检和自检。启动排风系统，启动选择性三防机软件，设备进行排风装置、安全装置和X、Y、Z三轴归位自检，其他设备按照设备点检表进行状态确认，保证设备完好。同时按照上述要求对固化炉温度进行设置及确认。

将印制板进行清洁，清除表面杂质及灰尘，并通过专用工装夹具或直接放入上板机，板组通过上板机进入选择性三防机。

5.2 编程

按照组装图纸或工艺文件要求编程。采取在线编程方式，合理划分需要涂覆区域，确定喷头路线，尽可能减少喷头的空跑路线，在保证喷涂质量的前提下压缩单盘（板）的喷涂时间，提高效率。线路编程方式有线、面、点等形式，根据电路板的形状和表面器件进行合理的选择，并可搭配线路方式编程，并对每条线，每个面，每个点的参数进行设置，主要参数有：

（1）行进速度和间距 喷头距离板面高度保持8mm～10 mm。喷头的行进速度通常设置为200～300mm/s，两条线或面的间距为6mm～8mm，行进速度越大，喷在电路板上的漆量就越少，过大会造成边界不清晰和涂覆线路变化或收尾处甩漆；行进间距越大，喷在电路板上的漆量就越少，同时可能产生两步距之间没有涂覆漆或少漆造成空隙。

（2）避让距离 选择性三防的显著特点是根据编程来避让不需涂覆的区域，一般不用防护，以减少包拆防护胶带的时间，提高效率。根据喷头的外形及尺寸，一般避让3mm～5mm，对于编程各部分交界区域，重合部分不超过3mm。

（3）到达每条喷涂线路起点和离开结束点高度 由于印制板上的元器件高低不平，需综合考虑后设置到达每条喷涂线路起點和离开结束点的高度，设置原则为喷头在到达每条喷涂线路起点和离开结束点的空跑线路高度不能刮碰到线路中的每一个元器件。

程序编好后先不喷漆空运行一次，观察喷涂路径的合理性并修改程序，逐步优化到满意为止，然后按照印制板图号命名程序并保存。

5.3 首件喷涂

操作命令进行首块喷涂，因为仍存在不确定性，操作者应该在机器旁密切观察，有紧急情况，立即停止。首件喷涂结束后开启UV灯检查三防漆实际喷涂情况，查看是否有喷涂形状不理想或漏喷等情况，通过微调程序达到最佳效果并保存。

5.4 固化

首块喷涂后进入固化炉进行固化，印制板从固化炉出来后观察是否指接触干燥，如果存在问题，调整固化炉链速，一般不调整固化炉各温区温度。

5.5 检验

首块印制板固化后进行目检，按照喷涂要求，观察喷涂区域是否符合图纸要求，是否有气泡等缺陷。

5.6 批量喷涂

首块印制板检验合格后则进行批量喷涂，应该加强过程抽检和巡检，保证印制板涂覆质量。印制板另外一面涂覆则按照上述要求和步骤加工即可。

6 结束语

选择性三防喷涂自动化程度高，涂覆效果良好，因为不需要手工遮蔽防护区域，也不需要喷涂后拆除胶带，减少大量人力和物力；设备编程后可以重复使用并由机器控制，减少了因手工防护不到位等造成的电路板器件进漆导致报废的情况，降低了生产成本，提高了生产效率。

参考文献：

[1]张立明.印制板组件的三防涂覆及其去除工艺[J]电子工艺技术，2009

[2]杨沛林，闫文娥，田芳，廖智利.选择性涂覆设备[J]电子工艺技术，2005

[3]鲍秀森，陈红.选择性涂覆工艺研究[会议论文]，2006

[4]郝葳潇.选择性涂覆工艺技术研究[会议论文]，2006