コンフォーマルコーティング

コンフォーマルコーティングは、プリント基板（PCB）に塗布される薄いポリマーフィルムの保護性、通気性のあるコーティングです。コンフォーマルコーティングは、通常、湿気やその他の物質から電子回路を保護するために、 25～ 250μm ^[1]の厚さで塗布されます。

コーティングは、ブラッシング、スプレー、ディスペンス、ディップコーティングなど、さまざまな方法で塗布できます。メーカーのニーズに応じて、アクリル、シリコン、ウレタン、パリレンなど、多くの材料をコンフォーマルコーティングとして使用できます。多くの回路基板アセンブリ企業は、ポッティングの代替として、アセンブリに透明なコンフォーマルコーティングの層を適用します。

コンフォーマルコーティングは、電子部品を環境暴露から保護するために使用されます。コンフォーマルコーティングは、湿気を逃がしながらも汚染から保護します。最近では、コンフォーマルコーティングはウィスカーの形成を減らすために使用され、 ^[2]近接した部品間の 電流の漏れを防ぐようになりました。

精密アナログ回路は、絶縁表面が指紋の残留物などのイオン性物質で汚染されると、精度が低下する可能性があります。イオン性物質は湿度が高いとわずかに導電性になります。適切に選択された材料コーティングにより、回路に対する機械的ストレスや振動の影響を軽減し、極端な温度でも動作できるようにします。

例えば、チップオンボードの組み立て工程では、シリコンダイが接着剤またははんだ付け工程でボード上に取り付けられ、次にワイヤボンディング（通常は直径25.4μmの金またはアルミワイヤを使用）によって電気的に接続されます。チップとワイヤは繊細なので、ブロブトップと呼ばれるコンフォーマルコーティングの一種で覆われています。これにより、偶発的な接触によるワイヤやチップの損傷を防止します。コンフォーマルコーティングのもう1つの用途^{[3]は、高密度回路アセンブリの定格}電圧を上げることです。絶縁コーティングは、特に高高度では空気よりも強い電圧に耐えることができます。

パリレンを除き、ほとんどの有機コーティングは水分子によって容易に浸透します。コーティングは、主に塩などのイオン化可能な汚染物質が回路ノードに到達して水と結合し、極薄の電解質膜を形成するのを防ぐことで、電子機器の性能を維持します。コーティングは、蒸気脱脂や半水洗浄などの再現性の高い工業プロセスを使用して、最初にすべての表面汚染物質を除去すると、より効果的になります。ピンホールは回路ノードと接触し、望ましくない導電経路を形成します。

コーティング材は、ブラシ塗り、スプレー塗り、ディッピング塗り、またはロボットによる選択的コーティングで塗布できます。最近のコンフォーマルコーティングのほとんどには、蒸気の被覆率の検査を容易にするために蛍光染料が含まれています。^[4]

刷毛塗りはボードに材料を塗る方法で、少量の塗布に適しています。仕上がりが厚く、気泡などの欠陥が発生しやすい傾向があります。^[5]

スプレーコーティングは、スプレーエアゾールまたはスプレーガンを使用して行うことができ、少量から中量の処理に適しています。コーティングの適用範囲は、3D効果により制限される場合があります。マスキングの必要性は、浸透性が低くなります。この方法は、中規模生産用のスプレーブースで使用できます。^[5]

プリント基板(PCB) が適切に設計されていれば、最も量産性の高い技術となります。ただし、コーティングはデバイスの下を含むあらゆる場所に浸透するため、多くの PCB 設計はディッピングに適していません。

先端部の薄い被覆の問題は、特に凝縮雰囲気下では、鋭いエッジの周囲で材料がたわむことで問題となる可能性があります。この先端被覆効果は、PCB を二重に浸漬するか、複数の薄い層の霧状スプレーを使用することで対処できます。

機械による選択的コーティングでは、針と霧状スプレー アプリケーター、非霧状スプレー、または回路基板上を移動して選択した領域にコーティング材料をスプレーできる超音波バルブ技術を使用します。流量と材料の粘度はコンピュータシステムにプログラムされており、必要なコーティング厚さが維持されるように塗布を制御します。この方法は、PCB がこの方法用に設計されている限り、大量塗布に効果的です。選択的コーティング プロセスには、コーティングを誤って吸収する薄型コネクタの周囲の毛細管現象など、制限があります。

ディップコーティングやダムアンドフィルコーティング、非噴霧スプレー技術のプロセス品質は、アセンブリを液体樹脂に浸した状態で真空をかけて解除することで向上できます。これにより、液体樹脂がすべての隙間に押し込まれます。

標準的な溶剤系アクリルの場合、スピードが重要となる場合を除き、空気乾燥（フィルム形成）が通常のプロセスです。その後、バッチ式またはコンベア付きのインラインオーブンを使用して熱硬化を行うことができます。^[6]

コンフォーマルコーティングのUV硬化は、自動車や家電製品などの分野で大量生産するユーザーにとって重要になりつつあります。^[6]これらのコーティングは熱サイクル耐性を持っています。

湿気硬化では、塗布された樹脂コーティングは大気中の水分に反応し、露出すると重合して均質化されたコーティングを形成します。硬化プロセスは完了するまでに数日かかることがあります。^[7]

アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を使用する場合、コーティング材（硬化後）の厚さは30〜130μm（0.0012〜0.0051インチ）にする必要があります。シリコーン樹脂の場合、IPC規格で推奨されているコーティングの厚さは50〜210μm（0.0020〜0.0083インチ）です。

コーティングの厚さを測定する方法はいくつかあり、ウェットフィルムとドライフィルムの 2 つのカテゴリに分類されます。

ウェット フィルム測定は、乾燥フィルムの厚さを破壊的に、またはコンフォーマル コーティングを過剰に塗布することによってのみ測定できるコンフォーマル コーティング用です。ウェット フィルム ゲージは、濡れたコンフォーマル コーティングに適用され、歯がコーティングの厚さを示します。

ウェットフィルム測定の代替として、渦電流を使用する方法があります。このシステムは、テスト ヘッドをコンフォーマル コーティングの表面に配置することで機能します。

液体の水が存在すると、コーティングにピンホールが形成される可能性があります。これは欠陥と見なされ、適切な手順とトレーニングで排除できます。これらの技術は、コンポーネントを完全に覆うことで、効果的に「ポット」または「適合」します。^{[引用が必要]}

従来、コンフォーマルコーティングの検査は手作業で行われてきました。検査員は通常、高強度の長波紫外線ランプの下で各 PCB を検査します。コンフォーマルコーティングの自動光学検査(AOI) の最近の開発では、カメラベースまたはスキャナーベースの自動検査システムが使用されるようになりました。

誤った選択は、回路基板の長期的な信頼性に影響を与えるだけでなく、処理やコストの問題を引き起こす可能性があります。^[8]

コンフォーマルコーティングに関する最も一般的な^{[要出典]規格は、IPC A-610 [9]}とIPC-CC-830 ^{[10]です。これらの規格では、良好な被覆率と不良な被覆率の指標が列挙されており、}濡れ不足などのさまざまな故障メカニズムについて説明しています。

パリレンと呼ばれる別のタイプのコーティングは、常温での真空蒸着プロセスで適用されます。0.100 ～ 76 μm のフィルムコーティングを 1 回の操作で適用できます。コーティングの厚さは、凹凸のある表面でも均一です。電池の接点やコネクタなどの必要な接点は、パリレンが接点をコーティングするのを防ぐために、気密マスクで覆う必要があります。パリレンの適用はバッチ プロセスであり、大量処理には適していません。

さまざまな材料には、さまざまな用途に適した独自の特性があります。以下は、さまざまなコンフォーマルコーティング化学物質の特性の比較です。