全PCBにコンフォーマルコーティングが必要な7つの理由

コンフォーマルコーティングとは、実装プロセスの最終段階でプリント基板に適用できる保護材料です。薄く非導電性のポリマーで、PCBが梱包または使用される準備が整う前に表面に塗布されます。PCB設計者や電子エンジニアとして、製品の耐久性を確保するために、この保護コーティングをPCBに使用することは必須です。本記事では、現在または将来のPCBプロジェクトでコンフォーマルコーティングを使用すべき理由をいくつか紹介します。

完全な保護を提供

コンフォーマルコーティングは、湿気、ほこり、カビ、極端な温度、その他の汚染物質から回路基板を保護します。近年、極端な環境条件に耐えられるPCBへの需要が高まっています。PCB設計者として、このトレンドに従い、そのような条件下で耐久性と信頼性を備えたPCBを作る必要があります。それゆえにコンフォーマルコーティングが必要です。このコーティングは、腐食など様々な化学的攻撃への耐性を提供します。コンフォーマルコーティングを使用しないと、PCBはリスクにさらされ、極端な温度への曝露時に一部の脆弱なコンポーネントが損傷する恐れがあります。

PCB基板の寿命を延ばす

コンフォーマルコーティングは、信頼性確保のためにPCBを保護するだけでなく、その保護層が基板の稼働寿命を延ばし、コストを低く抑えます。PCB表面にコンフォーマルコーティングを施すことで、基板の稼働寿命を最大5年、場合によっては10〜15年まで延ばせます。PCBの脆弱な部分の損傷を防ぐことで、6ヶ月ごとに新製品を購入するコストを節約できます。薄い保護材料層（コンフォーマルコーティング）が、PCBを害から守り、長年にわたり投資以上の価値をもたらします。PCBコンフォーマルコーティングは長期使用の信頼性を提供し、PCB実装時に検討すべき優れたオプションです。

誘電特性を向上させる

誘電強度は、コンフォーマルコーティングの絶縁効果の尺度です。高い疎水性と低い抽出性イオン不純物を持つコンフォーマルコーティングは、水を弾く可能性が高く、誘電強度が高くなります。PCBにコンフォーマルコーティングを施すことで、製品に追加の保護層が生まれ、腐食からPCBを守ります。

簡単に塗布可能

PCBにコンフォーマルコーティングを施す方法は複数あります。コンフォーマルコーティングが提供する追加保護により、回路基板は耐久性と信頼性を備えます。塗布方法には、ディッピング（浸漬）、ブラッシング（刷毛塗り）、スプレー塗布があります。

・ディッピング（浸漬）

大量のPCB生産時に適しています。コーティングが全コンポーネントに浸透するためです。ただし、漏れの原因になりやすく、最良の技法とは言えません。また、多くの回路基板には不向きです。しかし、設計段階でディッピングを塗布方法として想定しておけば、より快適かつ生産的です。

・ブラッシング（刷毛塗り）

少量生産に適しています。名前の通り、刷毛でコーティングを基板表面に塗布し、PCBの寿命と信頼性を確保します。少量生産、修理、仕上げに適しています。ブラッシングの利点は、気泡が発生しやすいことです（※原文「One advantage of using Brushing is that it causes bubbles」は誤訳の可能性あり。通常は気泡がデメリット）。この手法を用いるには、適切なスキルセットと経験が必要です。

・スプレー塗布

スプレーボトルやガンを使用して、基板表面に層を塗布します。少量〜中量生産の場合、これが最良の方法です。ブラッシングとディッピングよりメリットが多いです。適切な経験とスキルセットがあれば、スプレー塗布がPCBコーティングの最良オプションです。ただし、スプレー塗布では一部コンポーネントへの深い浸透ができず、コーティングを特定部位まで届けたい場合に問題になります。時間・労力・コストを節約できます。スプレー塗布の一般的な問題である「垂れ」を防ぐには、ブラッシングまたはディッピングで第二層を追加します。より良い結果を得るには、アトマイズドスプレー（霧状スプレー）を使用し、基板から適切な距離を保ってミストが完全に行き渡るようにします。自動スプレー塗布は、手動スプレーより高速なもう一つの形態です。PCB設計を広範に評価することで、設計に適したコーティング方法がわかります。

時間とコストを節約

コンフォーマルコーティングはコスト効率が良く、様々な塗布方法が時間を節約します。塗布プロセスはシンプルで時間効率に優れます。多くの製造プロセスと同様、コンフォーマルコーティングの塗布方法も近年新たな局面を迎え、手動から自動塗布モードへ移行しています。ディッピングとスプレーから、選択的・ロボットコーティングプロセスへシフトしています。予算と生産したいPCB数量に応じて、コンフォーマルコーティングは安価かつ時間効率的です。

機密情報を保護

適切な量のコンフォーマルコーティングをPCBに施すことで、極端な温度への曝露からセンシティブなコンポーネントを保護できます。PCB設計時、一部の部品は損傷しやすい可能性があります。雨、ほこり、熱などの過酷な条件は、PCBの寿命を縮めます。PCBにコンフォーマルコーティングを施せば、短期間使用後の交換や修理の必要性を低減できます。また、PCBの脆弱なコンポーネントを保護する役割も果たします。PCB設計者や電子エンジニアとして、コンフォーマルコーティングを回路基板に施すことは、基板の最も脆弱な部分と回路を保護します。このコーティングが与える保護により、コンポーネント、PCB、搭載システムの寿命が延びます。PCB故障の危険性を考慮すれば、PCBのセンシティブなコンポーネントを保護することは必須であり、それゆえにコンフォーマルコーティングを使用します。

保護コーティングのさらなる知識

柔軟性

コンフォーマルコーティングは、基板の全コンポーネントとパーツが、クラックなしで十分な層を得られるレベルの柔軟性を備えている必要があります。適切な柔軟性は、基板のある場所から別の場所への移動時に表面が損傷しないことも保証します。また、コンフォーマルコーティングの柔軟性レベルは、基板がクラックなしで膨張・収縮できる余地を確保します。コンフォーマルコーティングには様々な種類があります：

アクリル樹脂

適切な弾力性を持ち、PCBコンポーネントに十分な保護を提供するコンフォーマルコーティングです。アクリルコーティングは高い誘電強度を持ち、除去が容易です。予算が少なく、完成品が溶剤や溶剤蒸気と接触しない場合、アクリル樹脂をPCBに使用できます。

エポキシコンフォーマルコーティング

PCBに硬い保護層を提供し、アクリル樹脂とは異なり湿気と腐食に耐えます。熱、ほこり、雨など過酷な条件にさらされるエンド製品のPCBには、より良い選択肢です。しかし、アクリル樹脂ほど柔軟ではなく、除去も容易ではありません。膨張・収縮時にPCBにクラックを生じさせる可能性があります。

シリコーン樹脂

極端な温度で回路基板を保護し、高い柔軟性を持ちます。腐食を防ぎ、湿気に耐えます。ゴムのような質感のため、耐摩耗性はありません。また、シリコーン樹脂の除去は困難で、溶解に特殊溶剤を要します。

ウレタン樹脂

PCBに湿気と腐食に対する優れた保護を提供します。耐摩耗性があり、過酷な環境条件にさらされる回路基板の製造に使用できます。柔軟性があり、プリント基板のコンポーネントにストレスを与えません。しかし、ウレタン樹脂の除去は困難で、溶解に特殊溶剤を要します。

結論

間違った表面コーティングをPCBに使用すると、回路基板を損傷させる可能性があります。時間、金銭、リソース、エネルギーの浪費にもつながります。PCB設計者や電子エンジニアとして、製造するPCBに最適なコーティングを選ぶことは必須です。コンフォーマルコーティングを選択するメリットは多数あります。振動、湿気、ほこり、雨、熱、その他過酷な条件から回路基板を保護します。PCBプロジェクトで使用するコンフォーマルコーティングの選択は、生産数量、予算、動作環境、特定標準に依存します（適切なPCBコンフォーマルコーティングの選び方について詳しくはこちら）。

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