PCBコーティングとは：知っておくべきことすべて

過酷な環境で保管または動作させると、電子機器はほこり、湿気、カビ、その他の汚染物質の影響を強く受け、性能低下や寿命の短縮につながる可能性があります。このような場合、PCBコーティングはこれらの悪影響から電子機器を保護し、電子製品の信頼性を向上させる非常に効果的な方法です。この究極のガイドでは、PCBコーティングについて知っておくべきことをすべて解説します。適切なコーティング戦略を採用することで、製品に搭載されたPCBの耐用年数を大幅に延ばすことができます。さあ、始めましょう！

PCB コーティングとコンフォーマルコーティングとは何ですか?

PCBコーティング（コンフォーマルコーティングとも呼ばれる）は、合成樹脂またはポリマーでできた層で、PCBとその構成部品の表面を覆います。硬化後、コーティングは透明な絶縁保護膜を形成し、被塗物の形状に正確に密着します。この層は、電子部品や回路基板を動作環境から効果的に隔離し、腐食を防ぎ、耐用年数を延ばすことができます。

5種類のPCBコーティング

使用される材料の観点から、PCB コーティングは次の 5 つのタイプに分けられます。

1. アクリルPCB C浮かんでいる

アクリルは塗布が容易で、配合後も長期間良好な状態を維持できます。硬化時間が短く、硬化中にコーティング材が熱を放出しないため、熱に弱い部品へのダメージを回避できます。また、硬化後の収縮もありません。ただし、化学試薬や高温には耐性がないため、手直しや修理が容易です。

2. ポリウレタンPCB C浮かんでいる

ポリウレタンは、一液型と二液型の2種類があります。どちらも優れた長期誘電特性を備えています。コーティング前に、回路基板は特に水分が残っていない清潔な状態にしておく必要があります。ただし、部品交換や回路基板の修理は容易ではなく、専用の剥離剤を使用する必要があります。

3. エポキシPCB C浮かんでいる

エポキシ樹脂は一般的に二液性材料です。配合後、良好な状態が維持される期間が短くなります。コーティング前には、コーティング収縮の影響を軽減するため、壊れやすい部品には保護対策を講じる必要があります。部品の交換や回路基板の修理が必要な場合は、エポキシ樹脂フィルムを物理的な方法で剥離する必要があります。

4. シリコンPCB C浮かんでいる

シリコーン樹脂は優れた耐熱性を有し、200℃でも動作するため、高出力抵抗器などの高発熱部品に適しています。このコーティングは、混合後または開封後、短時間は良好な状態を保ちます。熱膨張係数が大きいため、回路基板の修理時にはシリコーンフィルムを剥離する必要があります。

5. パリレンPCB C浮かんでいる

パリレンは自動コーティング装置（蒸着装置）でコーティングする必要があります。真空下、室温で、フリーラジカルの活性モノマーが物体の表面に均一なポリパラキシレン層を形成します。様々な表面状態にコーティングを形成し、様々な環境に対して優れた保護性能を発揮します。

PCBコーティング比較表

回路基板コーティングの適用技術

プリント基板のコーティングにはさまざまな方法があります。

手動スプレー塗装–この方法は時間がかかるため、少量生産に適しています。通常、エアゾール缶または手持ち式スプレーガンを使用してコーティングを施しますが、スプレー塗装前に、コーティングが不要な部分を覆っておく必要があります。手作業のため、バッチごとにコーティング効果に若干のばらつきが生じる場合があります。

選択的コーティングとは、プログラムされたロボット式スプレーノズルを用いて回路基板上の特定領域にのみコーティングを施す自動コーティングプロセスであり、コーティング対象外の領域を覆う必要はありません。このプロセスは高い効率性と精度を誇り、大量生産に適しています。

浸漬法–この方法では、まずプリント基板をコーティング溶液に浸漬し、その後引き上げます。浸漬速度、引き上げ速度、浸漬時間など、多くの要因がコーティング効果に影響を与えます。コーティング工程の前に広範囲なマスキングが必要となるため、両面コーティングが必要なプリント基板に適しています。

ブラッシング–ブラシを使って特定の箇所に塗料を塗布する方法で、主に補修や再加工に用いられます。この工程は時間がかかり、多くの労力を要し、最終的な塗装効果は作業者の熟練度に左右されます。

PCBコーティングの厚さを測定する方法は？

PCBコーティングは通常非常に薄く、回路基板に余分な重量を加えません。そのため、コーティングの厚さを測定するには専門的なツールが必要になります。ここでは、主な測定方法をいくつかご紹介します。

ぬれました Fイルム Tひどい G冗談

このツールは、ウェットフィルムの膜厚を測定するのに最適です。ゲージには、櫛のように多数の歯とノッチがあります。ゲージを塗膜に垂直に押し込み、底に接触するまで数秒間保持します。その後、垂直に引き抜きます。「塗料のない状態の最短の歯」と「塗料のある状態の最長の歯」の間の値を読み取ることができ、これがウェットフィルムの膜厚（WFT）です。乾燥時の塗膜の厚さを概算したい場合は、この値に塗膜の固形分率を掛けます。

ミクロメーター

マイクロメーターは、硬いコーティングの測定に適しています。柔らかいコーティングは圧力によって変形する傾向があるためです。マイクロメーターは、PCB上の異なる位置でコーティング前後の厚さを測定します。そして、異なる位置で測定した測定値の標準偏差を計算し、コーティング厚さの均一性を評価します。厚さの計算式は次のとおりです：片面コーティング厚さ = (硬化後厚さ - コーティング前厚さ) / 2

エディ C〜する Pローブs

渦電流プローブは非破壊で高精度な測定ツールです。振動電磁場を放射することでコーティングの厚さを測定します。しかし、この方法には限界があります。まず、PCBコーティングの下に金属が必要です。また、プローブが測定対象サンプルの表面に直接接触している必要があります。接触していないと、測定結果が不正確になります。

超音波厚さゲージ

超音波厚さ計は非破壊検査であり、渦電流プローブに比べて金属製のバックプレーンを必要としないという利点があります。表面と良好な接触を得るためには、水やプロピレングリコールなどの導電性物質が必要です。トランスデューサは音波を発信し、その音波はPCBコーティングを通過してプリント基板の表面に到達し、反射してトランスデューサに戻ります。厚さは、次の式で計算できます。厚さ = (音速 × 時間間隔) / 2

回路基板コーティングの硬化方法

硬化時間は、樹脂の種類、コーティングの厚さ、硬化方法など、多くの要因によって左右されます。そこで、4つの主要な硬化技術について解説します。

蒸発硬化メカニズム

簡単に言えば、液体キャリアが蒸発するとコーティング樹脂だけが残ります。回路基板の部品のエッジに十分なコーティングを施すには、通常、少なくとも2回の浸漬が必要です。コーティング材の液体キャリアは、通常、溶剤系または水系です。溶剤系は処理が容易で、濡れ性が良いため均一な塗布が可能で、硬化時間が短いという利点があります。しかし、可燃性があるため、十分な換気と排気システムが必要です。水系は可燃性の危険性はありませんが、硬化時間が長く、周囲の湿度の影響を受けやすいという欠点があります。

湿気硬化

シリコーンや一部のポリウレタンコーティングの硬化に広く使用されています。その原理は、これらの材料が環境中の水分と反応してコーティングを形成するというものです。湿気硬化は通常、蒸発硬化メカニズムと連動して機能します。まず、キャリア溶剤が蒸発します。次に、樹脂が水分と反応して最終的な硬化が行われます。

熱硬化

熱硬化は、単成分系または多成分系の処理に使用できます。単独で使用することも、蒸発硬化、湿気硬化、またはUV硬化の二次硬化機構として使用することもできます。ただし、高温硬化中は、熱に弱い基板や部品への配慮が不可欠です。

紫外線硬化

UV硬化は、キャリア溶剤を使用しない完全な固体システムです。紫外線を用いて硬化するため、硬化プロセスが高速です。UV光は表面の可視領域のみに照射されます。遮蔽された領域（部品の下や影になっている部分）には、二次的な硬化メカニズムが必要です。しかし、この硬化方法には欠点もあります。UV硬化装置が必要であり、作業者を紫外線から保護する必要があります。硬化したコーティングは、修復や再加工が困難です。

コンフォーマルコーティングを除去するには？

回路基板の修理や部品交換が必要な場合は、回路基板のコンフォーマルコーティングを除去する必要があります。以下に、コンフォーマルコーティングの除去に一般的に使用される方法を挙げます。

溶剤による除去– 特定の溶剤を使用してコーティングを溶解しますが、使用する溶剤が適切であり、電子部品を損傷しないことを確認してください。一般的に、アクリル系コーティングは溶解しやすく、シリコーン系およびウレタン系コーティングは除去が困難です。

剥離– シリコーンコンフォーマルコーティングなどの弾性コーティングは、ナイフを使って回路基板から剥がすことで除去できます。ただし、この作業には特別な注意と作業者の精密な制御が必要であり、そうしないと部品が損傷する可能性があります。

熱による焼き切り– 修理の際、はんだごてを使ってコーティングを焼き切る方法もありますが、慎重に操作する必要があります。この方法は、ほぼすべての種類のコンフォーマルコーティングに適しています。

マイクロブラスト処理とは、マイクロサンドブラスターを用いて、軟質研磨材と圧縮空気を濃縮した混合ガスを噴射することで、塗膜を効果的に除去する処理方法です。この方法は、パリレンやエポキシ樹脂の塗膜除去に適しています。

研削／削り取り– ドリルを使用して不要なコーティングを削り取る必要があります。これはエポキシ樹脂やポリウレタンなどの硬いコーティングに適しています。ただし、作業者が注意を怠ると回路基板を損傷する可能性があるため、この方法は推奨されません。

一般的なPCBコーティングの欠陥とその解決策

PCB 教育理事会 コーティング基準

コンフォーマルコーティングには、軍事、自動車、家庭用など、特定の条件下での使用を義務付ける一連の PCB コーティング規格があります。最も一般的には、コンフォーマルコーティングは、MIL-I-46058C または MIL-I-830C に密接に関連する IPC-CC-46058B 仕様のいずれかに適合します。

MIL-I-46058C：業界で広く使用されているコンフォーマルコーティング規格。ミリタリー絶縁コンパウンドとも呼ばれます。MIL認定試験機関による試験が必須であり、1998年の廃止後も新規設計に使用されています。この試験には、標準認定製品リスト（QPL）が必要です。

Def Stan 59/47: 軍事用の高性能デバイスのコーティングに使用される 46058C と同様の規格ですが、まず英国国防省の承認が必要です。

IEC 61086：46058cと同様の要件を持つ、サプライヤーによる自己認証に基づく規格。国際電気標準会議（IEC）が管轄。

IPC-CC-830B：46058Cが非アクティブ状態にある際に導入された、46058Cに類似した規格で、現在も積極的に利用され、継続的に更新されています。46058C向けに標準化された資料で、これらの仕様に準拠しています。QPLが維持されていないため、試験は実施できません。

UL94V0：FR4基板への自己消火性コンフォーマルコーティングの特性に関する規格です。V0は達成可能な最高レベルのカテゴリーであり、V1とV2がそれに続きます。

MOKOテクノロジーのPCBコーティングサービス

適切なPCBコーティングを選択するには、作業環境、保護レベル、回路基板の要件など、多くの要素のバランスを取る必要があります。MOKO Technologyは、基板へのPCBコーティングに関するお客様の懸念を深く理解しています。20年近くにわたるPCBおよびPCBAの経験を活かし、お客様に最適なコーティングソリューションをご提案いたします。専門家によるサポートが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。