隨著環保意識的空前高漲，各公司都在尋找用于制造和保護電子產品的更環保化學品，包括用于保護金屬表面免受腐蝕、冷凝、介電擊穿的三防漆，以及緩解錫晶須形成和抵擋導電金屬顆粒。

過去，這些材料是基于溶劑的，低黏度、易使用。然而，溶劑的使用正在受到更嚴苛的限制，對無溶劑技術的需求也越來越大。本月專欄文章將介紹特殊的無溶劑涂層：UV固化涂層。我將探討這些特殊涂層的優勢，并公布測試數據以揭示其性能。

對于制造商來說，無溶劑涂層的優勢是什么？

作為明智選擇，使用無溶劑材料，除了溶劑排放量將大大降低之外，因符合地方、地區和國家法規要求，可以節省環保相關成本，比如UV固化材料是不可燃的，對人類健康的危害較低，因此可能節省保險成本。通常，固化這些材料所需的能源需求遠低于溶劑基材料，減少了能源消耗，降低了二氧化碳排放。

它們的表現如何？無溶劑材料通常涂層更厚些，從而增加了覆蓋范圍，因此具有更強的保護能力。配方也更加現代化，能夠更好地滿足新應用中日益增加的保護需求，例如汽車熱沖擊循環或航空航天增加的抗冷凝性。當暴露在適當波長及強度的UV輻射下時，UV固化材料的固化速度非常快（數秒鐘內），可提高工廠產量、減少生產占地面積。與其他固化方法相比，UV固化材料具有更好的保護性能和更強的耐化學性。

為什么需要二次固化？

不幸的是，光只能沿直線傳播，而固化只會發生在光照范圍內。由于PCB的3D特性，某些區域可能無法完全暴露在光照下，尤其是元件引線背面及下方的材料。因此，UV固化材料需要包含二次固化機制，包括基于水分、化學或熱。水分固化歷來受到青睞，因為其不需要額外的工藝。然而，盡管該材料在光暴露區域固化良好，但水分擴散到涂層以及殘留物后的清除可能很困難。涂層阻隔性越好，二次固化工藝時間越長；據報告，可能需要若干天、若干周、若干月，甚至若干年。

熱激活固化存在哪些問題？

熱激活二次固化工藝需要額外的時間，減弱了快速一次固化的優勢。快速固化可能會產生顯著的應力，并且只有70%~80% 轉化為聚合物，意味著材料可能會包含處于休眠狀態的活性基團。一旦暴露在高溫（高于100°C）下，可能會發生額外的聚合，導致材料繼續硬化、改變性能，并且在熱沖擊期間更容易開裂。

化學二次固化時間和熱老化

在暴露于合適的長波紫外線后，仍需化學二次固化工藝的材料將在室溫下6~8小時內完全固化。由于這些材料的獨特配方，殘余應力可最小化，固化進行到非常高的轉化水平，從而在熱老化過程中性能變化最小。熱老化測試結果表明：傳統材料在低于環境溫度下往往堅硬和無彈性，而二次化學固化系統在-20°C之前仍可保持彈性，且即使在-40°C下仍可保持一定的延展率。

UV化學和UV水分固化測試結果

在熱老化過程中物理性能是否變化是選擇材料時的重要參數，但終端用戶應用中性能的關鍵是材料能否承受所需的熱沖擊曲線而不會開裂或進一步影響焊點上的應力。為了研究這一點，我們在-40~130℃、0~130℃和-40~60℃的熱沖擊試驗中，選擇了12個汽車發動機控制單元，以正常厚度涂覆了5種不同的涂層。

在每個測試周期的250個循環后，目視檢查12塊板的涂層是否有裂紋，測試中最顯著的觀察結果是：在熱老化過程中性能最穩定的材料是化學固化和UV固化、化學固化材料。在1000次熱沖擊循環(-40~+130℃)后，UV固化、化學固化幾乎保持無裂紋，并且6小時內即可完成固化。與UV固化、水分固化材料相比，UV/化學固化材料在熱老化過程中的關鍵物理性能具有更大的穩定性，穩定性的提高顯著改善了熱沖擊性能。

好了，現在有了環保材料，含有75%來自可再生資源的生物有機物：特有的生物基UVCLX涂層，可在24小時內完全固化。新的開發正在進行中，隨著時間的推移，這些UV固化、無溶劑和生物基材料將會為多個領域的合規性開辟新途徑。

審核編輯：劉清