所谓三防胶又称三防漆，亦可称为敷形涂层，其是泛指印刷电路板上的透明聚合物薄膜，其目的为维持印刷电路板的外形，并且保护印刷电路板上的电子组件进而达到防湿气、防尘、防化学物质的效果。当电子设备需要在恶劣的环境运作时，选择三防胶的涂布通常是组装、系统等厂商普遍采用的解决方案。本期的宜特小学堂，将介绍电子产品腐蚀的解决方案-三防胶，并剖析为何已采用三防胶涂布的电子产品仍然发生硫化腐蚀失效？

一、为何工业、车用、户外级别的电子产品需要采用三防胶涂布？

近年来由于人工智能 (AI)、5G、大数据 (Big Data)、物联网 (IoT)、边缘运算 (Edge Computing)、高效能运算 (High Performance Computing)、电动车 (Electric Vehicle)、绿电 (Green Energy)与储能 (Energy Storage) 的广泛应用，让电子产品的使用越来越多。因此电子产品的硬设备可靠度能力也越来越受到业界所重视。而在全球日趋严重的空气污染威胁下，无论是在室内或是室外的空气质量，也都将会直接或间接地影响电子产品的使用寿命。一般来说，这些电子产品易受到环境中的腐蚀性气体、水分、盐分、污染物、和悬浮微粒的影响，尤其是在含硫化气体污染高的环境。

一般电子产品的硫化腐蚀，恐导致设备电气短路与开路的故障风险，例如：印刷电路板/导线架封装的爬行腐蚀与表面贴装被动组件的硫化腐蚀。图一显示了印刷电路板/导线架封装的爬行腐蚀与表面贴装芯片电阻的硫化腐蚀特征照片。因此，下一代电子设备不仅需要高性能，还需足以有效抵抗恶劣环境的能力，尤其是应用于工业、车用、航天、户外级别的电子产品，例如：数据中心、工业计算机、电动车、充电桩、储能站与低轨卫星。

图一；(1)与(2)为印刷电路板的爬行腐蚀失效，(3)为导线架封装的爬行腐蚀失效，而(4)为表面贴装芯片电阻的硫化腐蚀特征照片。

为了有效地阻隔绝恶劣环境对电子设备的影响，一般会采用灌封 (Potting) 或三防胶 (Conformal Coating) 的处理方式。然而并非所有电子组件皆能采用灌封处理，同时需考虑灌封作业时施予电子组件的固化收缩应力、热应力、气泡残留的影响与其产品根本的设计条件，包括：尺寸、外壳、重量、热管理、加工、重工、检验、成本与环保等因素。而三防胶是一种特殊配方的涂料，主要用于保护线路板及其相关设备免受坏境的侵蚀，从而提高并延长它们的使用寿命，确保使用的安全性和可靠性。

由于三防胶的加工快速、重工容易与成本较低的优势，且其既可以提升产品抗腐蚀的能力又可维持印刷电路板的外形而不影响后续的组装作业。因此当电子设备需要在恶劣的环境运作抑或是终端电子设备发生腐蚀失效时，三防胶的涂布通常是组装、系统厂商针对电子产品腐蚀的问题所采用解决方案。如此可直接于厂内管控三防胶涂布制程的质量亦可针对终端客户退回产品进行立即性的改善作业。表一为灌封与三防胶处理方法之比较。

二、又为何已采用三防胶涂布的电子产品仍然发生硫化腐蚀失效？三防胶国际规范的不足之处在哪?

一般业界针对三防胶的国际规范，大多参照于国际电子工业联接协会 (Association Connecting Electronics Industries; IPC) 所制定的试验标准- IPC-HDBK-830A, IPC-CC-830C 与 IPC-J-STD-001F。

其针对三防胶的验证项目，包括：种类、厚度、均匀性、缺陷、重工、应用、耐温湿度环境、耐盐雾、表面绝缘电阻等。其它与三防胶有关的标准还有 IPC-A-610H, IEC-1086-2, MIL-I-46058C, MIL-STD-202H, Method 106, NASA-STD-8739.1, BS5917, UL94, UL746F 与 SJ 20671等国际规范。

目前三防胶的种类主要可分为八大类，包含：Silicone Resin (SR), Acrylic (AR), Polyurethane (UR), Epoxy (ER), Paraxylylene (XY), Fluorine-carbon resin (FC), Ultra-Thin Coatings (UT) 与 Styrene Block Co-Polymer (SC)。一般三防胶的种类可依其材质区分种类，然而混合型的三防胶材则以重量百分比占高的材质为主，但若三防胶的厚度 ≤12.5um，则其三防胶材将不受材料种类的拘限被归类于UT型。每一种三防胶都有其个别的特性，其常见的评估项目有厚度、黏着性、耐温性、抗化学性、防潮性、加工与重工性、普遍性、疏孔性、耐盐雾腐蚀性、表面绝缘电阻程度与成本高低等。

然而在众多三防胶国际规范的耐腐蚀性项目评估中，却独缺腐蚀性气体的试验，尤其是在含硫与其化合物相关的腐蚀性气体。因此一旦产品的使用环境含有硫与其化合物相关的腐蚀性气体，即使电子设备已采用三防胶涂布，却仍会发生硫化腐蚀失效的问题。而部分组件的尺寸、外型与封装设计亦会对三防胶制程的质量息息相关。

此外，电子设备中也并非所有组件皆可以采用三防胶的涂布，由于胶材具备绝缘的特性，一般均无法涂布于电性连接、电器接点处，例如：金手指、插槽与链接器等。图三为采用与未采用三防胶涂布的导线架封装芯片发生与未发生硫化腐蚀的照片。

图三：采用与未采用三防胶涂布的导线架封装芯片发生与未发生硫化腐蚀的照片。

三、如何透过宜特的硫化腐蚀验证平台协助客户选择正确的三防胶材？

为解决此一窘境，宜特科技提供一硫化腐蚀验证平台，可以协助您选择正确的三防胶材，亦可针对采用各种三防胶涂布的电子产品，协助评估产品抗硫化腐蚀的寿命验证服务。图四为透过宜特实验室的硫化腐蚀验证平台，评估各种三防胶材搭配不同厚度条件在硫化腐蚀试验的耐受性。

其中未经三防胶涂布的抗硫化芯片电阻样本，经历2５天的试验后发生失效，但涂布胶材Ｃ与胶材Ｄ的样本，仅仅经历5－１０天的试验就发生了失效。因此并非所有三防胶材都有具备抗硫化腐蚀的能力，即使电子零件本身已具备抗硫化腐蚀的设计，一旦选择不合适的胶材，反而会有增加电子产品加速硫化腐蚀失效的风险。

图四： 透过宜特实验室的硫化腐蚀验证平台评估各种三防胶材搭配不同厚度在硫化腐蚀试验的耐受性。

除此之外，三防胶的抗硫化腐蚀能力，主要取决于胶材本身的材料特性，即使提高厚度也无法有效降低硫化腐蚀的发生，尤其是针对会吸附含硫与其化合物相关的腐蚀性气体的特定胶材。表二为采用相同样本，搭配不同三防胶材，经硫化腐蚀试验后，进行横切面的扫描式电子显微镜分析之比较。

表二：采用相同样本搭配不同三防胶材料涂布经硫化腐蚀试验后进行横切面的扫描式电子显微镜分析之比较。

因此，藉由宜特实验室的硫磺熏蒸检测验证不但可以协助您选择正确的胶材，亦可针对采用各种三防胶涂布的电子产品协助评估产品抗硫化腐蚀的寿命验证服务。