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防潮絕緣抗腐蝕漆、電路板表面被覆/塗布(Conformal coating)三防膠漆

「三防漆(Conformal Coating)」又稱「三防膠」是一種塗布在印刷電路板上以形成保護膜的一種方法，這層保護膜通常僅是薄薄的一層約25～300µm微米厚度，它可以用來加強電子產品的防潮、防污、防塵、防化學污染的能力，也可以防止焊點及導體與空氣接觸而繼續腐蝕的問題，加入某些成分後也可以起到屏蔽及消除某些電磁干擾，更可以起到絕緣的作用。

既然三防膠(conformal coating)可以阻隔空氣與焊點的接觸起到防潮的作用，所以它也可以間接的防止「錫鬚(tin whisker)」及「電子化學遷移(electrochemical migration, EMC)」的生長。

這種三防漆(conformal coating)塗層還有一個附加的用途，就是可以增加元器件的耐磨及耐溶劑的能力，也可以減緩高低溫變化時所造成的應力釋放。

就因為三防漆(conformal coating)有這些種種的優點，所以經常被運用在一些需要暴露於極惡劣環境下的產品，如多化學氣的環境、高污染或多灰塵環境、高濕環境，極高或極低溫環境中。在消費性電子產品中則經常被用來保護或絕緣一些電機產品或電子元件裝置，例如馬達、發電機、變壓器、電磁閥開關…等。

「Conformal coating」其實有著非常多的中文稱呼，如防潮油、三防油、防水膠、防潮膠、絕緣膠、披覆膠、塗覆膠、防潮漆、絕緣漆、保護漆、防護漆、三防劑、保護劑、防潮劑、防潮劑…等。這些其實大多是以其功能來命名，只是因為各方對其功能需求不同或是文化差異而起了不同的稱呼。如果硬要將「conformal coating」翻譯成中文，其意思大概是保形塗層、保形塗料、敷型塗料、共形覆膜、共性塗覆，之所以稱其為「保形(conformal)」應該是因為就算覆蓋了塗層還是可以保留被覆蓋物的原始樣貌外觀與功能，它不像Epoxy會改變被覆蓋物的外觀或功能。

可以使用「三防漆」來做為產品防水設計嗎？

有些人認為既然「三防漆」有這麼多優點，所以應該也可以拿來防水？這個觀念其實不太正確，三防漆基本上應該說可以「防潮」，但不可以說「防水」，當產品暴露於高濕環境下會結露產生水珠時，三防漆可以起到一定程度的防護，但如果有過多的水流進產品內部則三防漆無法起到絕對的防護作用，因為三防漆不能塗布到某些需要電子接觸的元件上的，如連接器按鍵金手指的線路，而這些地方如果進水就會出現功能性問題，所以「三防漆」基本上無法做到「防水」，只能起到「防潮」效果。

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加油站或航空飛行器上所使用的產品會被要求符合ATEX規範，塗布三防漆(conformal coating)就是其要求之一，目的是為了避免任何電子產品在特殊環境下所可能引起的短路、火花而造成火災或是爆炸，進而產生可能的人命損失意外。

依據IPC-CC-830標準認可的有七種通用類型的三防漆(conformal coating)的塗布材料類別，分別為Silicone(矽膠、硅膠)、Acrylic(壓克力)、Urethane(聚氨酯)、Epoxy(環氧樹脂)、Polyurethane(聚氨酯, PUR, PU)、Styrene Block-Copolymer(苯乙烯嵌段聚合物, SBC)、Paraxylylene(對二甲苯, XY)、Ultra-Thin(超薄型, UT)。

其中Silicone(矽膠、硅膠)、Acrylic(壓克力)、Urethane(聚氨酯)等三種透明原料也較常被使用，Epoxy(環氧樹脂)也有人選擇使用，但其為不透明材質且需要雙液混合作業，比較麻煩，所以也較少人使用。

三防漆(conformal coating)固化的方式可以使用室溫固化及加熱固化兩種。

下面整理這七類三防漆(conformal coating)材質的特性及注意事項：

• Silicone材質固化後通常呈現透明且具彈性橡膠態，比較能有效防震，也可以承受較大高低溫變化所產生的劇烈應力變化(-40°C~200°C)。
  Silicone本身對防水的效果非常好，但是在塗布的界面上卻可能留有縫隙而不利放至於水氣或腐蝕性濃度比較高的環境做防護。
• Acrylic材質固化後通常呈現透明而且堅硬的塗層，具有低吸濕性和較快的固化時間，所以一般可以在室溫下風乾，也可以升高溫度來提昇固化時間，耐磨及絕緣性佳。
  但是Acrylic較不耐溶劑，所以有機會使用溶劑去除重工。
• Urethane材質固化後通常呈現透明且硬的塗層，具有優越的耐磨性和良好的防潮能力，在低溫環境下的性能尤其穩定，但較不耐高溫。
• Epoxy為基質的塗層材料很堅固，通常為不透明狀，具有良好的防潮及防濕能力，其防化學腐蝕和耐磨性的表現也非常好，另外Epoxy也具有良好的介電特性(dielectric properties)。
  Epoxy通常為雙液型，且厚度不易管控，一般用在需要將大部分零件覆蓋的使用上面。
• Polyurethane可以藉由配方的調整，讓其固化後的表現從非常柔軟的有韌性到非常硬而易碎皆可，也可以從耐化學性到不耐化學性，是一種用途非常廣的材質。早期為了提高鍵盤上印刷的耐磨性都會噴塗PU來保護。PU通常需要使用硬化劑才讓固化，屬於不可逆的反應，對產品有較佳的保護，但是製程也就比較麻煩，重工也就變得比較困難。
• Paraxylylene(XY)是一種特殊的汽相沈積材料，它的優點是塗布非常均勻，但缺點是不需要塗布的區域必須進行嚴密的遮蔽(mask)保護。因為需要真空作業，所以量產困難，工期也比較長。所以此類的重工老實說不太方便，可能需要考慮重工使用其他材料來達到需求。
• Ultra-Thin(UT)是CC-830標準新引進的一種新的三防漆類型，它要求三防漆塗布的厚度要在12.5um以下。因為很薄，所以噴塗可能得使用液相沈積、汽相沈積、或真空沈積等離子沈積方法。
  這類三防漆由於厚度太薄，所以不太適合拿來作為耐磨或加大介電強度使用，也就是絕緣保護不佳，一般只能作為防潮使用，所以，比較適合用在移動式的耳機(如TWS)或麥克風等消費性產品上。工作熊之前介紹過的奈米塗層(Nano-coating)應該就屬於這一類型。

三防漆(conformal coating)塗布時的注意事項：

塗布三防漆(conformal coating)的時候，需留意避免塗布到一些後續加工時需要做電氣接觸，或是電路連接的零件，比如說電源插座(Power jack)、連接器(connector)的接觸片、按鍵金手指線路，這是因為三防漆(conformal coating)為絕緣材質，附著於這些需要導電接觸的元器件時將會造成電性不良。

另外，揚聲器(buzzer, speaker)為開放式的零件，有開孔，一旦三防漆跑到其零件內部，將會影響到彈片的振動頻率進而影響到發聲，這類零件也不能噴塗三防漆。

還有，LED也不可以被塗布到，否則LED的光線可能會變黯淡或產生折射或是造成顏色改變的後果。

三防漆(Conformal coating) 塗布時安全注意事項：

依據工作熊的使用經驗，一般三防漆都具有揮發性，而且具有刺鼻味道，有些型號可能對人體會有傷害，所以塗布三防漆的環境最好為獨立區域，還要有良好的抽風設備，一般至少都會設計類似廚房抽油煙機之類防護罩的抽風設施，以降低三防漆的味道逸散。如果是自動塗布機，一般都會設計有強力抽風及最小開孔。

另外，大部分三防漆的「閃點」都很低，如果不能設計有強力的抽風設備，也務必要在通風良好的區域塗布，以避免三防漆散佈空間超過一定濃度後發生閃燃的危險。

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三防漆(Conformal coating) 塗布的方式大致可以分成3+1種：

三防漆的塗布方式選擇基本上關係到板子的設計(board design)、所選定的塗布材料(coating material type)、工時(cycle time)、既存生產線與設備(Existing production line)、品質要求(Quality requirements)等都會影響。下面就四種塗布方式大致介紹：

1. 浸漬(dipping)：對大型設備較經濟。可以同時塗布板子的兩面，而且速度快，節省工時，塗布的厚度比刷塗來得均勻，零件底下的區域也有機會可以塗布到。設備費用當然比刷塗來得貴，不需要被塗布的區域必須密封完全，使用一段時間後遮罩治具必須清洗或更換以防滲漏，而且塗布後的厚度容易受到浸漬的溫度、時間、抽出的速度、垂流的時間、是否加風刀…等因素影響。
2. 噴塗(spraying)：對中小型設備較經濟。使用噴塗的時候就像噴漆一樣，塗布的均勻度取決於相對移動的速度、噴塗位置、噴塗的壓力、是否有較高零件而定。另外零件底部無法噴塗到，可能需要額外處理。
3. 刷塗(brushing)：對小型設備較經濟。因為刷塗通常是人工作業，對小量產來刷最為划算，因為不太需要製作太多的治具，就算需要製作遮罩(Mask)治具也不需要太精密。
   缺點是塗布時容易因為塗布的技巧熟練度或疲勞度而造成塗布不均勻或塗布不穩定，另外也要留意毛刷掉毛的問題。零件底部被較難塗布到。
4. 選擇性塗布(Selective Coating)：塗布雖然好處很多，但往往費時又費工，也可以選擇有需要的部份位置塗布即可。方式很多，可以考慮機器人噴塗或人工刷塗。

三防漆(Conformal coating)的檢查

因為大部分的三防漆(Conformal coating)在噴塗之後都呈透明無色狀，或是一層薄薄比較淡的顏色，一般很難用肉眼直接檢查出噴塗的效果。因此大部分的三防漆(conformal coating)材料都會添加微量的紫外線螢光劑，這麼一來只要安裝紫外光(UV)檢查機就可以用來檢查噴塗的狀況及其均勻度了。

選擇三防漆(conformal coating)材質的時候還需注意其加溫的條件，有些需要加高溫固化，有些則只要室溫就可以固化。加高溫固化者通常硬度會較高，可以耐磨損，室溫固化者，則具彈性優勢較軟。

▼使用噴塗(Spraying)方式作業時，需設備抽真空的設備，否則噴塗的物質會飄散到空氣當中，影響人體的健康。

▼噴塗作業時可以使用治具把一些不可以噴塗到的地方及零件覆蓋起來，以免絕緣物質噴塗到一些需要作導電接觸的地方。

▼作conformal coating時也可以使用不殘膠的貼紙黏貼於一些不可以噴塗到的零件。

▼噴塗過的印刷電路板可以使用紫外光來演查噴塗的狀況，圖片中工作熊故意放了一片還沒噴塗過的印刷電路板，以作為比較。

▼最後附上conformal coating自動噴塗的影片給大家參考。

三防漆(Conformal coating)如何清除、消除的方法

一般來說三防漆(Conformal coating)噴塗固化後可以加熱來去除。

如果只是局部去除三防漆以利焊錫重工，可以使用熱風槍局部加熱就會發現三防漆會像塑膠薄膜一樣破損捲曲，稍微去除一下殘留捲曲的三防漆後就可以焊錫了，之後再重新上三防漆就可以完成。

如果想要全板去除三防漆，建議接洽三防漆的供應商，看看有沒有二甲苯之類的溶劑可以清除，工作熊的作法是整片板子拿去過回焊爐(reflow)，各家三防漆的溫度可能要做一下測試，然後再去除殘留的三防漆就可以了。

～如果你有更好消除三防漆的方法也歡迎提供及討論～

三防漆(Conformal coating)塗膠厚度及量測

三防漆(Conformal coating)塗膠的厚度通常依據客戶的需求定義，如果客戶沒有定義則可以參考IPC-A-610中關於【Conformal Coating – Thickness】的章節定義。

量測塗膠厚度一般使用「膜厚儀」，建議要先量測未塗膠的空版，然後再量測塗膠後的平面處，兩相扣除後才是真正塗膠的厚度。

目前市面上在絕緣防潮上除了使用三防漆之外，還可以有其他的選擇：

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