最適なPCBコンフォーマルコーティング選定のための12のエキスパートガイド

世界が回路と電子機器の小型化を続ける中、コンフォーマルコーティングPCBの需要はかつてないほど高まっています。湿気、極端な温度、ほこりなどからPCBを守るため、メーカーはコンフォーマルコーティングを施します。最適なコーティングタイプを選ぶことは極めて重要です。しかし、オンラインに溢れる膨大な情報をふるいにかけるのは骨の折れる作業です。だが、この時代においてそれはもはや当てはまりません。本稿では、PCBに最適なコンフォーマルコーティングを選ぶための12のガイドを提供します。

PCBコンフォーマルコーティングの機能

電子部品を腐食と環境要素からシールドする以外にも、表面は他の重要な役割を果たします。他の役割には、プリント基板の絶縁材料として機能すること、プリント基板実装時の環境ストレスを最小化することが含まれます。コンフォーマルコーティングは、洗練された複雑なエンクロージャの必要性を排除する上でも重要です。また、カビ、熱、湿気、ほこりや汚れなどの浮遊汚染物質からプリント基板を保護することで、基板の長寿命化を確保します。

分類と特性

コンフォーマルコーティング技術には複数の選択肢があり、最適な選択は必要な保護レベルによります。リワークの容易さと塗布方法も考慮すべき重要要素です。代表的なコンフォーマルコーティングの分類は以下の通りです：

• アクリル樹脂 － 一般的な保護と適度な弾力性に優れる。適度な耐湿性と誘電強度で知られる。
• エポキシ樹脂 － 硬いコーティングを形成し、二液型が多い。優れた耐湿性、高い耐薬品性と耐摩耗性を持つ。
• 有機シリコーン － 平均的な防カビ・耐湿性。高温域で特に優れ、高振動工具に適する。
• ポリウレタン － 耐薬品性と耐湿性に優れる。さらに耐摩耗性と耐溶剤性も持つ。
• パリレン － 独特のタイプで、蒸気相堆積により硬化塗布される。優れた誘電強度に加え、高温用途に適する。
• UV硬化型コーティング － UV硬化型はリワーク・修理が困難だが、熱硬化型は高速生産スループットを実現。

コンフォーマルコーティング選定の原則

PCBに適切なコンフォーマルコーティング材料を確保するには、一連の選定原則を検討する必要があります。最高の材料を見つけるための選定原則を紹介します：

単一成分タイプは操作が容易

コンフォーマルコーティング選定時、単一成分コンポーネントを優先すべきです。単一成分コンフォーマルコーティングとは、塗布前に成分混合の必要がないことを意味します。単一成分コーティングは、優れた耐薬品性と耐湿性を提供するため、強く推奨されます。また、塗布が容易で、ポットライフ（使用可能期間）が長いこともメリットです。唯一の大きな欠点は、最適なケアを達成するために長い硬化時間を要することです。

材料硬化メカニズム

硬化メカニズムは、コーティングタイプ選定の第一基準ではありません。しかし長期的には、実用的な塗布方法に直接影響します。比較的信頼できる硬化メカニズムがある一方で、制御不能な環境下で使用すると、複数の塗布エラーの余地を残す複雑なものもあります。基本的な硬化メカニズムには以下があります：

• UV硬化 － 紫外線で硬化し、高速生産スループットを実現。UV硬化コーティングはリワーク・修理がやや困難。
• 熱硬化 － 第二のUV硬化メカニズム、蒸発硬化、湿気硬化の一部として使用。単一硬化メカニズムで必要な硬化特性が得られない場合に最適。
• 湿気硬化 － 蒸発硬化と併用される硬化。
• 蒸発硬化メカニズム － 液体キャリアが最初に蒸発し、コーティングが残る。理論上は単純だが、コンポーネントエッジに十分な層を構築するため、PCBを2回以上ディッピングする必要がある場合がある。

長い保存期間（シェルフライフ）

シェルフライフ（製品保存期間）とは、表示・保管・流通の規定条件下で、規定品質が維持される製品の最大推奨期間です。数日や数週間で劣化する製品を購入したくありません。顧客がよく不満を抱く問題の中でも、短いシェルフライフは特に、長持ちする製品を好む顧客にとって主要な問題です。コンフォーマルコーティング選定でも同じです。長いシェルフライフの約束がないコーティングは、可能な限り避けるべきです。シリコーンコンフォーマルコーティング433Bは、より速い硬化時間だけでなく、長いシェルフライフという点でも理想的な製品です。

広い動作温度範囲

ご存知の通り、多くのPCB設計者は最近、PCBからより多くの性能を引き出そうとしています。電力密度は上昇し、誘電体と導体に大混乱をもたらす高温も上昇しています。一部のPCBは、軍事グレード用途など高温環境で機能する傾向があります。PCBに使用するコンフォーマルコーティングを選ぶ際、基板の機能性に影響を与えずに、広い動作温度範囲に耐えられる材料を選ぶのが賢明です。例えば、シリコーン樹脂は、広い温度範囲で保護を提供する最良の材料の一つです。

工学的・性能特性

PCB用コンフォーマルコーティングを購入する際、その工学的・性能特性が最も重要です。化学的特性は？ ほこりや湿気への耐性を確認しましたか？ PCB上での性能が平凡なコーティングを使いたくありません。コーティングタイプを選定する前に、熱的極限時にもコンポーネントにストレスを与えないか、確実に確認してください。コーティングは、コンポーネントが発生させる熱的ホットスポットに耐えられる能力を持つ必要があります。

極端な高温・低温と機械的衝撃から基板を守る能力

個々のPCBは、軍事用装備など高温環境で実質的に使用されます。また、個々のPCBは定期的に、機械的衝撃が巨大な状況にさらされます。プリント基板上のコンポーネントが、高温・低温の両方から、さらに高い機械的衝撃からもシールドされることを確認必須です。これを達成するには、そうした特性を持つコンフォーマルコーティングを選ばなければなりません。高温・低温では、一部のコンフォーマルコーティングタイプが機能不全に陥り、基板全体の機能性に影響を及ぼします。硬化後のコーティングは、製造時の継続的な取り扱いに耐えるため、耐摩耗性を備えている必要があります。

高速硬化かつ副生成物なし

コンフォーマルコーティングの硬化は、ディスペンスまたはコーティングスプレーのプロセス完了直後に行われます。PCB基板上に塗布されたコンフォーマルコーティングがタックフリー（ベタつきなし）になり、取り扱い可能になると、完全硬化と見なされます。常温で硬化可能な場合もありますが、乾燥に相当な時間を要します。多くのエンジニアは、大幅な利益率を実現するため、高速でPCBを製造したいと望みます。選択したコンフォーマルコーティングは、副生成物を生成せずに高速で硬化できる必要があります。

低毒性・低コスト

PCBメーカーとして、健康に悪影響を及ぼす有毒材料を扱うことほど危険なことはありません。残念ながら、PCB製造ではこのシナリオが一般的です。多くのPCB企業は、数年前に禁止された高毒性化合物を使用しています。さらに悪いことに、高コスト材料を使用し、製造コストをエンドユーザーに転嫁しています。優良なコンフォーマルコーティング材料は、低コスト・手頃な価格であることに加え、無毒性材料で構成されているべきです。

修理・リワーク容易性

選択するコンフォーマルコーティングは、容易に修理・リワーク可能でなければなりません。修理容易性は、部品実装時にハンダ修正が意図通りに行われることを保証する側面です。優れた結果を得るには、パッチングに使用する材料を、初期実装コーティングと同じものにする必要があります。

検証方法と技術

最後に、PCBに最適なコンフォーマルコーティングを選ぶ際、それらを検証方法と技術にかける必要があります。基本的な検証・技術方法には、検査、実証、試験、分析が含まれます。検証により、PCB量産開始前にエラーを回避できます。使用するコンフォーマルコーティングを検査し、機能するか実証し、試験し、計算とテストモデルで分析することを確実にしてください。

まとめ

PCB用コンフォーマルコーティングを選定する際、機能性とアプリケーション要件を常に念頭に置く必要があります。PCBを保護することは重要ですが、適切な材料で保護することが不可欠です。他メーカーとは異なり、WellPCBには経験豊富な人材チームがおり、コンフォーマルコーティング選定プロセスをストレスフリーにします。全コーティングは、信頼性向上と最適性能を目指した高品質基準で製造されています。