电路板的保护方法和电路板组件与流程

1.本发明涉及电动助力转向技术领域，具体地说，涉及一种电动助力转向系统中使用的电路板组件和形成该电路板组件的电路板的保护方法。


背景技术：

2.电动助力转向系统(electric power steering，简称eps)中，通过控制电路板对马达的控制实现转向助力控制。控制电路板需具备优良的特性，以适应不同的行驶工况。
3.现有的控制电路板，通常表面仅设置一层防腐蚀的保护涂层，可以避免控制电路板因暴露在环境中而失去绝缘性能。但在一些特殊行驶工况下，例如车辆通过积水区域，导致保护涂层浸入水下失去对控制电路板的保护作用。
4.为解决这一问题，现有设计通常通过两种方案实现对控制电路板的防腐蚀保护和防水保护。
5.第一种是在控制电路板的表面涂覆聚对二甲苯(parylene)材料，但聚对二甲苯材料成本昂贵，不适于大批量生产制造。
6.第二种是将控制电路板密封于保护壳体中，这种方式会增大控制电路板的体积，不利于紧凑化设计，同时也增加了封装成本。
7.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本发明提供一种电动助力转向系统中使用的电路板组件和形成该电路板组件的电路板的保护方法，可以实现电路板的持续稳定的防腐蚀保护和防水保护，且制作形成的电路板组件结构紧凑，节约成本。
9.本发明的一个方面提供一种电路板的保护方法，包括步骤：提供一电路板，所述电路板的至少一第一表面设置有电子元器件；在所述第一表面形成保形涂层，使所述保形涂层至少包覆所述电子元器件；以及，在所述保形涂层的表面形成防水涂层，使所述防水涂层至少包覆所述保形涂层。
10.在一些实施例中，采用硅胶材料喷涂形成所述保形涂层。
11.在一些实施例中，所述采用硅胶材料喷涂形成所述保形涂层的步骤包括：将所述电路板输送至一喷涂设备中；通过所述喷涂设备，至少在所述第一表面的对应所述电子元器件的区域喷涂所述硅胶材料；将所述电路板输送至一固化设备中；以及，通过所述固化设备，对所述硅胶材料进行固化，形成所述保形涂层。
12.在一些实施例中，喷涂所述硅胶材料时，控制所述硅胶材料的喷涂厚度为50μm至200μm。
13.在一些实施例中，采用纳米材料喷涂形成所述防水涂层。
14.在一些实施例中，所述采用纳米材料喷涂形成所述防水涂层的步骤包括：将所述
电路板输送至一干燥设备中；通过所述干燥设备，对所述电路板进行干燥；将所述电路板输送至一喷涂设备中；以及，通过所述喷涂设备，至少在所述第一表面的对应所述保形涂层的区域喷涂所述纳米材料，形成所述防水涂层。
15.在一些实施例中，喷涂所述纳米材料时，控制所述纳米材料的喷涂厚度为1000nm。
16.在一些实施例中，形成所述保形涂层时，使所述保形涂层均匀平整地覆盖所述第一表面；以及，形成所述防水涂层时，使所述防水涂层均匀平整地包覆所述保形涂层。
17.本发明的另一个方面提供一种电路板组件，包括：一电路板，所述电路板的至少一第一表面设置有电子元器件；一保形涂层，形成于所述第一表面，所述保形涂层至少包覆所述电子元器件；以及一防水涂层，形成于所述保形涂层的表面，所述防水涂层至少包覆所述保形涂层。
18.在一些实施例中，所述保形涂层的材料为硅胶材料，所述防水涂层的材料为纳米材料。
19.在一些实施例中，所述保形涂层的厚度为50μm至200μm，所述防水涂层的厚度为1000nm。
20.在一些实施例中，所述保形涂层均匀平整地覆盖所述第一表面，且所述防水涂层均匀平整地包覆所述保形涂层。
21.本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：
22.通过在电路板上设置至少包覆电子元器件的保形涂层，对电路板起到绝缘、防腐蚀、防漏电等保护作用；进一步通过包覆保形涂层的防水涂层，对电路板起到防水保护作用；保形涂层和防水涂层均具有良好的附着力，对电路板起到持续稳定的保护作用；并且，制作形成的电路板组件结构紧凑，节约成本；
23.经测试发现，包覆有保形涂层和防水涂层的电路板组件能够顺利通过ipx7级防水测试，并且在电路板组件浸入水下时仍然保持大电流通过；在防水涂层与电路板之间设置的保形涂层，还能当电路板组件浸入水下时消除携带电流的电路板引脚遇水形成的容抗现象，保持电路板组件的可靠性。
24.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
25.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1示出本发明实施例中电路板的保护方法的步骤示意图；
27.图2示出本发明实施例中电路板的结构示意图；
28.图3示出本发明实施例中形成保形涂层的结构示意图；
29.图4示出本发明实施例中采用硅胶材料喷涂形成保形涂层的步骤示意图；
30.图5示出本发明实施例中固化温度和固化时间的曲线关系图；
31.图6示出本发明实施例中形成防水涂层的结构示意图；以及
32.图7示出本发明实施例中采用纳米材料喷涂形成防水涂层的步骤示意图。
具体实施方式
33.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。
34.具体描述时使用的“第一”、“第二”和类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，只是用来区分不同的组成部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
35.图1示出实施例中电路板的保护方法的主要步骤，参照图1所示，本实施例中电路板的保护方法主要包括：在步骤s110中，提供一电路板，电路板的至少一第一表面设置有电子元器件；在步骤s120中，在第一表面形成保形涂层，使保形涂层至少包覆电子元器件；在步骤s130中，在保形涂层的表面形成防水涂层，使防水涂层至少包覆保形涂层。
36.通过在电路板上设置至少包覆电子元器件的保形涂层(conformal coating)，对电路板起到绝缘、防腐蚀、防漏电等保护作用；进一步通过包覆保形涂层的防水涂层(waterproof coating)，对电路板起到防水保护作用；保形涂层和防水涂层均具有良好的附着力，对电路板起到持续稳定的保护作用；并且，制作形成的电路板组件结构紧凑，节约成本。经测试发现，包覆有保形涂层和防水涂层的电路板组件能够顺利通过ipx7级防水测试，并且在电路板组件浸入水下时仍然保持大电流通过；在防水涂层与电路板之间设置的保形涂层，还能当电路板组件浸入水下时消除携带电流的电路板引脚遇水形成的容抗现象，保持电路板组件的可靠性。
37.下面结合具体的示例，对电路板的保护方法进行详细说明。
38.图2示出电路板的结构，参照图2所示，首先提供一设置有电子元器件22的电路板21。电路板21具体可以是印制电路板(printed circuit board，简称pcb)，电路板21具有相对的两个表面，分别是第一表面21a和第二表面21b。电子元器件22是设置在电路板21上的功能器件，电子元器件22的数量、位置、型号、功能实现等特性均根据具体的需求而定，且采用已有的方法设置于电路板21的表面，本发明对此不做限制。本发明的重点是基于一已经形成有电子元器件22的电路板21，通过喷涂相关涂层，实现对电路板21及电子元器件22的防腐蚀保护和防水保护。
39.图2所示的实施例中，电子元器件22设置于电路板21的第一表面21a；在其他实施例中，电子元器件22可以设置于电路板21的第二表面21b；或者，电子元器件22可以同时设置于电路板21的第一表面21a和第二表面21b，而不以图2所示为限。
40.图3示出形成保形涂层的结构，参照图3所示，针对第一表面21a设置有电子元器件22的电路板21，在电路板21的第一表面21a形成保形涂层33，保形涂层33可以包覆电子元器件22，也可以均匀平整地覆盖第一表面21a，以包覆电子元器件22同时覆盖第一表面21a暴露的区域，形成一层完整的保护涂层。
41.在一个实施例中，采用硅胶材料喷涂形成保形涂层33。具体来说，可以采用硅胶类
的三防漆，在电路板21的第一表面21a喷涂形成保形涂层33。硅胶类的三防漆具有防潮、防尘、防腐蚀、耐老化、柔韧好、附着力强等良好性能，对电路板21上的电子元器件22起到良好的保护作用。
42.图4示出采用硅胶材料喷涂形成保形涂层的主要步骤，参照图4所示，形成保形涂层的过程具体包括：步骤s120-2，将电路板输送至一喷涂设备中；步骤s120-4，通过喷涂设备，至少在第一表面的对应电子元器件的区域喷涂硅胶材料；步骤s120-6，将电路板输送至一固化设备中；以及步骤s120-8，通过固化设备，对硅胶材料进行固化，形成保形涂层。
43.具体来说，先将电路板置于一夹具上，夹具根据电路板的尺寸和形状定制。接着，将夹具置于喷涂设备前的接驳台轨道上，通过轨道传送将载有电路板的夹具输送至喷涂设备中。然后，在喷涂设备中对电路板的第一表面自动喷涂硅胶材料，硅胶材料可喷涂于第一表面中对应电子元器件的区域，也可完整地喷涂于第一表面的全部区域。喷涂设备中，预设有喷涂程序，通过调用喷涂程序，根据预设的喷涂面积、喷涂厚度、喷涂位置、喷涂速度等参数，控制喷嘴行程，实现硅胶材料的喷涂。喷涂完硅胶材料后，将载有电路板的夹具输送至固化炉中，调用固化程序，通过预设的固化时间和固化温度，对硅胶材料进行固化，形成保形涂层。后续，还可在紫外灯下检查喷涂质量，核查保形涂层的平整度、覆盖范围等，确保保形涂层至少平整地包覆第一表面的电子元器件。
44.上述流程中，放置输送电路板和夹具的方式可以是人工放置输送，也可以采用自动机械手臂。
45.当电路板的另一表面也设置有电子元器件时，则重复上述流程，在另一表面喷涂硅胶材料，形成保形涂层。
46.在一个具体示例中，喷涂硅胶材料时，控制硅胶材料的喷涂厚度为50μm至200μm，使形成的保形涂层的厚度位于50μm～200μm的区间内。
47.图5示出实施例中固化温度(摄氏度)和固化时间(分钟)的曲线关系，参照图5所示，固化硅胶材料时，可以自图5所示的几组固化温度和固化时间中选择一组。例如，采用固化温度为100℃、固化时间为20min的固化条件对喷涂的硅胶材料进行固化；再如，采用固化温度为115℃、固化时间为6min的固化条件对喷涂的硅胶材料进行固化；等等。
48.形成保形涂层后，进一步在保形涂层的表面形成防水涂层。
49.图6示出形成防水涂层的结构，参照图6所示，形成至少包覆电路板21的第一表面21a的电子元器件22的保形涂层33后，继续形成防水涂层44，防水涂层44可以形成在第一表面21a中对应电子元器件22的区域，也可以完整地形成在第一表面21a的全部区域，均匀平整地包覆保形涂层33，起到防水保护作用。
50.在一个实施例中，采用纳米材料喷涂形成防水涂层44。纳米材料具有良好的防水性和附着性，可以稳定持续地起到防水保护作用。
51.图7示出采用纳米材料喷涂形成防水涂层的主要步骤，参照图7所示，形成防水涂层的过程具体包括：步骤s130-2，将电路板输送至一干燥设备中；步骤s130-4，通过干燥设备，对电路板进行干燥；步骤s130-6，将电路板输送至一喷涂设备中；以及步骤s130-8，通过喷涂设备，至少在第一表面的对应保形涂层的区域喷涂纳米材料，形成防水涂层。
52.具体来说，可先将第一表面形成有保形涂层的电路板置于一夹具上，夹具根据电路板的尺寸和形状定制。接着，将载有电路板的夹具置于干燥箱中干燥，干燥要求具体为：
流量控制在15m3/h～18m3/h的区间内，相对湿度控制在小于3％rh的区间内，温度控制在20℃～30℃的区间内。干燥完毕后，将载有电路板的夹具输送至喷涂设备中。喷涂设备中预设有喷涂程序，调用喷涂程序，根据预设的喷涂厚度、喷涂位置、喷涂速度等参数，进行纳米材料的喷涂。其中，喷涂温度可以控制在45℃
±
2℃的区间内。喷涂完纳米材料形成防水涂层后，还可通过涂层厚度分析仪、接触角测试机等测试设备核查防水涂层的喷涂质量，确保防水涂层均匀平整地包覆保形涂层。
53.形成防水涂层的过程中，放置输送电路板和夹具的方式可以是人工放置输送，也可以采用自动机械手臂。以及，当电路板的另一表面也设置有电子元器件时，则继续在另一表面喷涂形成防水涂层。
54.进一步地，在一个具体示例中，喷涂纳米材料时，控制纳米材料的喷涂厚度为1000nm，使形成的防水涂层的厚度为1000nm。
55.通过上述实施例，在电路板设置有电子元器件的表面形成了至少包覆电子元器件的保形涂层和防水涂层，对电路板起到持续稳定的防腐蚀保护和防水保护。
56.本发明实施例还提供一种电路板组件，该电路板组件通过上述任意实施例所描述的电路板的保护方法制作形成。
57.参照图6所示，在一个实施例中，电路板组件具体包括：一电路板21，电路板21的至少一第一表面21a设置有电子元器件22；一保形涂层33，形成于第一表面21a，保形涂层33至少包覆电子元器件22；以及一防水涂层44，形成于保形涂层33的表面，防水涂层44至少包覆保形涂层33。
58.进一步地，在一些实施例中，保形涂层33的材料具体为硅胶材料，防水涂层44的材料具体为纳米材料。
59.在一些实施例中，保形涂层33的厚度具体为50μm至200μm，防水涂层44的厚度具体为1000nm。
60.在一些实施例中，保形涂层33均匀平整地覆盖第一表面21a，防水涂层44均匀平整地包覆保形涂层33。
61.在一些实施例中，电路板组件还可具有上述任意方法实施例所描述的特征，此处不再重复说明。
62.综上，本发明实施例提供的电路板的保护方法和电路板组件，通过在电路板上设置至少包覆电子元器件的保形涂层，对电路板起到绝缘、防腐蚀、防漏电等保护作用；进一步通过包覆保形涂层的防水涂层，对电路板起到防水保护作用；保形涂层和防水涂层均具有良好的附着力，可以持续稳定地保护电路板；并且，制作形成的电路板组件结构紧凑，节约成本。经测试发现，包覆有保形涂层和防水涂层的电路板组件能够顺利通过ipx7级防水测试，并且在电路板组件浸入水下时仍然保持大电流通过；在防水涂层与电路板之间设置的保形涂层，还能当电路板组件浸入水下时消除携带电流的电路板引脚遇水形成的容抗现象，保持电路板组件的可靠性。
63.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。