車載PCB用阻焊油墨的要求與進展

付 強

（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在汽車電子中的應用已經十分廣泛，如動力控制系統、安全控制系統、車身電子系統、娛樂通訊等系統中均有涉及。車載PCB主要由阻焊油墨與覆銅板兩類材料組成，在電子設備中起到支撐、互連、絕緣和保護等作用。

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，也就會嚴格要求車載PCB的阻焊油墨在十幾年的使用過程中保持性能穩定，以避免故障的發生。

1 車載PCB用阻焊油墨的技術要求

車載PCB用阻焊油墨除了要具有普通阻焊油墨的技術要求外，還要滿足高耐候性的可靠性破壞測試，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商都有對車載PCB滿足各種工作環境的差異性要求，并且在性能要求和技術指標上會對防焊油墨有等級匹配性的要求，以保障不同系統的在長時間運行時的綜合穩定性。下面對車載PCB用阻焊油墨列舉一些技術要求。

1.1 常規技術要求

做為車載PCB用阻焊油墨，其首先要滿足PCB的一些常規技術要求，如：（1）滿足IPC-840E測試、UL檢測等；（2）滿足有害物質管控的檢測要求，如REACH（歐盟關于化學品使用注冊登記管理）、ROHS（歐盟關于在電氣電子設備中限制使用某些有害物質指令）、低鹵素等；（3）滿足PCB制作工序的要求，如解析度、耐熱風整平、耐化金、耐OSP（有機可焊性保護劑）、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 高耐候性技術要求

車載PCB用阻焊油墨需在車輛使用的十幾年間持續起到絕緣、保護等重要功能，這也就需要車載PCB用阻焊油墨的各項性能長期保持穩定，高耐候性技術是要求。主要測試阻焊油墨在經過高溫、高寒及高濕等環境下加速老化后，其各項性能指標是否可以滿足高耐候性的技術要求。舉例如下。

1.1.1 耐高低溫循環老化測試要求

耐高低溫循環測試主要是模擬阻焊油墨在高冷、高溫交替環境下的性能穩定性，阻焊油墨的優劣取決于其在高低溫下的持續時間及循環次數，測試完成后在100倍放大鏡下觀察油墨表面及切片是否有起泡、起皺、開裂、剝離及脫落等缺陷，一般銅面、基材上的方型開窗拍位的拐角處容易先出現開裂問題（見表1）。

表1 耐高低溫循環測試要求舉例

1.1.2 耐高溫老化測試要求

耐高溫老化測試主要是模擬阻焊油墨長時間在高溫環境下的性能變化，其性能的好壞取決于測試溫度的高低及持續時間的多少，測試完成后在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起泡、剝離等問題（見表2）。

表2 耐高溫老化測試要求舉例

1.1.3 耐電遷移老化測試要求

耐電遷移老化測試指車載PCB在一定電場的作用下和高溫高濕環境下持續一段時間后，阻焊油墨及PCB板材中的極微量金屬離子就會發生一定的定向遷移、聚集，進而導致PCB導線間出現微短路、絕緣性下降等問題（見表3）。

表3 高溫高濕條件下電遷移老化測試要求舉例

1.3 技術要求發展趨勢

隨著車載電子產品的不斷豐富、新能源汽車的推廣，無人駕駛技術的逐步成熟等，未來會對車載PCB用阻焊油墨的技術要求，尤其是高耐候性能等提出更新、更高的要求。

（1）目前行業內的高低溫循環的最高溫差在190℃左右，測試循環最高1000次，未來會提高到溫差210℃以上，測試循環提高到2000次；耐電遷移測試常用溫相對濕度為85℃85%條件下，電壓50 V或100 V下測試1000 h，未來電壓會進一步提高到350 V、500 V，時間會延伸到2000 h。

（2）一些新要求的出現，如車載PCB用阻焊油墨的高表面張力要求，是行業內慣有的，一般要求是PCB出廠時的表面張力在38達因以上。隨著研究的深入，PCB在過波峰焊和回流焊后、及長期的使用過程中，阻焊油墨中未反應的小分子有機物、表面活性劑中的小分子等會不斷及聚集在油墨表面，這樣就會導致油墨的表面張力持續下降，進而導致部分三防漆產生脫落、附著力下降等問題，因此這一技術缺陷需要得到改善。

（3）各車企及其配套供應商的對耐候性等要求和等級標準劃分都有較大的差異性，這就使得阻焊油墨的測試項目和要求非常多，費事費力，在測試標準和要求上實現行業標準化十分有必要。

2 車載PCB用阻焊油墨行業發展情況

目前車載PCB用阻焊油墨的技術和市場都掌握在歐美日等外資品牌手中，主要有亨斯邁（Huntsman）、太陽油墨（Taiyo Ink）等，有一定的先發優勢，也確立了市場地位。然而由于我國汽車產業及其相關車載電子行業起步較晚，其中重要配套產品車載PCB用阻焊油墨的開發與研究工作還比較落后，主要是因為產品開發技術要求高、資金投入大以及實驗測試、客戶驗證周期長等原因，導致國內眾多PCB阻焊油墨制造企業對這方面的投入明顯不足。

隨著市場競爭的需要、材料供應安全性意識的提高、部分地區貿易保護主義的抬頭、新技術和新工藝要求的不斷出現，國內的主要車載PCB生產企業急需有國產車載PCB用阻焊油墨的推出，積極參與到未來的市場競爭中。但由于車載電子系統復雜的工作環境，對車載PCB用阻焊油墨可靠性的要求極高，這就使得車載PCB用阻焊油墨的準入門檻要求很高，必須要經過一系列長周期的驗證與測試，認證一旦通過則PCB廠商一般不會輕易更換供應商。其次是汽車行業有召回制度，阻焊油墨用于PCB上到整車安裝測試一般要幾個月，甚至一年以上，在到個人使用的十幾年周期中均不能出現異常，因此阻焊油墨制造商需要承擔產品在使用、安裝、測試和個人使用過程中出現異常的風險，這是規模小、技術和管理水平較低的中小型阻焊油墨生產企業無力實施和承擔的。

公司作為國內PCB阻焊油墨行業的大企業，從2012年開始投入車載PCB用阻焊油墨的研究與開發。歷經6年多的探索，順利完成了核心樹脂的自主設計與合成、配方的研發與測試，生產工藝與品質檢測標準的制定、終端客戶確認等多項工作后，目前已經完全掌握了車載PCB用阻焊油墨的核心技術，并成功推出了可以滿足不同等級測試要求的多個型號產品。其在經過多家車載PCB生產企業的全流程測試后，已完全能滿足D級1000的測試要求，并且油墨的表面張力在經過3次波峰焊和3次回流焊后，仍能夠保持在40達因以上。打破外資品牌的技術與市場壟斷后，可以為眾多車載PCB制造商在產品多樣化和新技術要求上提供新的選擇。

3 結語

隨著汽車及其配套產業外資股權比例的逐步放開，民族汽車品牌的快速進步與崛起，新能源汽車的積極推廣和無人駕駛技術的突破，汽車產銷量和保有量將會不斷增加，帶動汽車及其配套產業的快速增長。目前國內主要PCB企業，尤其是近幾年新上市的PCB企業加大對車載PCB的投入，因此對車載PCB用阻焊油墨的需求量和技術要求將會持續地提高。市場需求給國內PCB油墨企業提供了更好、更大地發展機遇，同時也需要各PCB制造商給予更大支持與配合，共同提高我國車載PCB的研發、制造水平，提高全球市場的競爭力。