真空技术在电装工艺中的应用

真空技术在电装工艺中的应用

王龙,常正洋，付佳蕾

天津航天机电设备研究所  天津市  300458

摘要：电子装联工艺需要在电、磁、光、静电、温度等效应和环境介质中任何两点（或多点）之间的电气连通技术，即由电子、光电子器件、基板、导线、连接器等零部件，在电磁介质环境中经布局布线联合制成承制所设定的电气模型的工程实体的制造技术。当工作环境存在着空气，容易发生化学反应，因此真空技术逐渐被应用到电装工艺当中。

关键词：真空技术；电装工艺

1整机装配工艺过程

整机装配工艺过程即为整机的装接工序安排，就是以设计文件为依据，按照工艺文件的工艺规程和具体要求，把各种电子元器件、机电元件及结构件装连在印制电路板、机壳、面板等指定位置上，构成具有一定功能的完整的电子产品的过程。整机装配工艺过程根据产品的复杂程度、产量大小等方面的不同而有所区别。但总体来看，有装配准备、部件装配、整件调试、整机检验、包装入库等几个环节。

1.1流水线作业法:

通常电子整机的装配是在流水线上通过流水作业的方式完成的。为提高生产效率，确保流水线连续均衡地移动，应合理编制工艺流程，使每道工序的操作时间(称节拍)相等。流水线作业虽带有一定的强制性，但由于工作内容简单，动作单纯，记忆方便，故能减少差错，提高功效，保证产品质量。

1.2元件级

元件级是最低的组装级别，特点是结构不可分割。插件级：用于组装和互连电子元器件。插箱板级：用于安装和互连的插件或印制电路板部件。箱、柜级：它主要通过电缆及连接器互连插件和插箱，并通过电源电缆送电构成独立的有一定功能的电子仪器、设备和系统。

1.3整机装配的一般原则

整机装配的一般原则是：先轻后重，先小后大，先铆后装，先装后焊，先里后外，先下后上，先平后高，易碎易损坏后装，上道工序不得影响下道工序。

1.4整机装配的基本要求

未经检验合格的装配件(零、部、整件)不得安装，已检验合格的装配件必须保持清洁。认真阅读工艺文件和设计文件，严格遵守工艺规程。装配完成后的整机应符合图纸和工艺文件的要求。严格遵守装配的一般顺序，防止前后顺序颠倒，注意前后工序的衔接。装配过程不要损伤元器件，避免碰坏机箱和元器件上的涂覆层，以免损害绝缘性能。熟练掌握操作技能，保证质量，严格执行三检(自检、互检和专职检验)制度。

2真空技术在电装工艺中的应用

2.1真空浸漆技术

①浸漆机理。真空浸漆是排除工件空隙内的空气，增强漆的流动性、渗透性和填充性能，使浸漆更为密实，具有更高的绝缘性能和机械强度。具体作法是在真空状态下，将待浸工件放于一个密闭的容器中抽真空，然后将浸漆注入其中，使所有元器件、印制板、焊点、金属紧固件无缝隙无遗漏地迅速浸透到工件的所有缝隙，达到浸渍目的。

②浸漆实验材料选择。根据航天电子产品工作时对环境温度的要求，选择了两种常见的聚氨酯绝缘漆。经过认真测试，对两种绝缘漆的性能进行比较，结果如表1所列。

表1聚氨酯绝缘漆性能比较

通过对两种聚氨酯绝缘漆样件的真空浸漆，如图1所示，从浸漆样件表面看两者无明显区别，漆膜较为均匀，漆层光滑明亮。通过对漆层厚度测量，真空浸漆一遍后漆膜厚度约在50～80μm；两遍后漆膜厚度约在100～160μm。考虑到浸漆工艺的涂覆材料受温度变化影响发生缩涨，可能会对元器件产生一定的应力作用，影响元器件焊点的可靠性，确定选择柔韧性好的聚氨酯绝缘漆材料。

图1真空浸漆样件

③真空浸漆工艺流程。首先要按照正确比例配置绝缘漆，必要时绝缘漆内可增加稀释剂，以调节绝缘漆的粘稠度，随后对绝缘漆进行真空除气。由于在真空环境下进行浸漆，所以对于非浸漆部位（如产品外表面、电连接器）就需要进行防护。在实际操作时，对于产品的金属外表面，在浸漆前使用聚酰亚胺压敏胶带和金属铝箔压敏胶带结合的方式进行防护，在绝缘漆涂层初步固化后，去除胶带进行最终的固化处理。在清洁、预烘环节对产品进行清理，烘干潮气后，根据产品的需要确定浸漆的次数。在实际操作中，在漆膜固化后检查产品内部浸漆质量，尤其对尖端部位进行检查，必要时可采用手工补涂绝缘漆的工艺，以保证高点部位的漆膜厚度。

2.2真空涂覆技术

①涂覆机理。真空涂覆是用于材料表面防护的先进工艺，通常采用真空气相沉积。在真空、常温的环境下，对二甲苯自由基在物体表面逐渐聚合、沉积，形成覆盖整个物体表面的高分子保护膜层。该材料具有优异的电气性能和物理机械性能，可以涂敷到任何形状的表面，包括尖角棱边、裂缝和针孔表面。在复杂的异形表面气相沉积形成厚度均匀一致的微米级薄膜，并且有稳定的不随频率改变的介电常数，在高频应用中保证了产品的高压绝缘性能。

②真空涂覆应用。真空涂覆技术作为一项先进工艺，已经应用在液态涂料无法涉及的学科中，如微电子和半导体、混合电路、印刷电路板、传感器和换能器、磁芯、医用仪器、文物保护等。与其他材料相比，涂层厚度可更薄，均匀致密，25μm厚度的一般材料击穿电压只能达到1000V，而相同厚度的Parylene材料击穿电压达到4000～5000V，提高了产品整体的高压绝缘性能。

2.3真空灌封技术

①灌封机理。灌封是将液态灌封材料如环氧树脂，用机械或手工方式灌入装有电子元件的模具中，在常温或加温条件下将其固化成型的过程。真空灌封是灌封材料在真空条件下脱气，然后在真空条件下灌入装有电子元件的模具中，最后将其固化成型的操作工艺。由于在常压下会出现灌封部件内部的气泡或漏料缺陷，很难保证产品的质量，这些缺陷造成产品绝缘性能下降，出现打火、电晕、飞弧等问题，如图2所示。采用真空灌封工艺后，很好地解决了气泡或漏料缺陷等问题。提高产品的绝缘性，保证了产品质量。

图2常压下灌封缺陷图

②真空灌封工艺流程。真空灌封工艺流程主要包括清洗、预烘、表面处理、配料、搅拌、真空除气等过程。首先设计制作了专用的灌封模具，在清洁、预烘环节对产品进行清理，并烘干产品和模具内潮气放入模具，然后配比灌封胶并搅拌，随后对胶液真空除气；由于灌封材料在常态下内部有少量的气体，同时在对它们进行配比时也会混入少量的气体，利用真空泵进行“除气”，将会减少灌封物质内部的气体。

开始“除气”的时候，由于气体较多，完全打开真空阀提高真空度。当真空室里的真空度达到0.1Pa的要求时，灌封物质就会沿着容器上升，此时微调真空阀，降低真空室的真空度，这时灌封材料将向下沉。由于真空室内真空度的短时间变化，使得灌封材料中的气泡破裂，有利于残余气体的排除。按照上述方法反复几次以后，灌封材料内部气体基本排净。

结语：

时代在不断进步，科学技术在不断发展，真空技术的应用，给电装工艺带来新的腾飞，相关企业应该积极引入真空技术，从而提高自身电子产品生产效率以及产品质量，希望本文提出的相关观点和建议可以对该行业的从业人员提供一定的指导作用，工程人员可以更加严肃认真地对待真空技术在电装工艺中的应用，使本文中提出的部分理论和观点得到实际的应用。

参考文献：

[1]李尧,成钢,赵光平.真空技术在电装工艺中的应用[J].真空与低温,2015,02:119-123.

[2]王少宁，张保平，陈昶文.航天磁性器件失效分析与筛选试验[J].真空与低温，2013，19（4）：242-245