PCB ポッティングとコンフォーマルコーティング – どちらが優れていますか?

PCB にポッティングやコンフォーマルコーティングが必要なのはなぜですか?

ポッティングとコンフォーマルコーティングは、PCB製造に不可欠な技術であり、湿度、化学物質、熱などの好ましくない要因からPCBを保護します。ご存知のとおり、PCBの表面には、ダイオード、コンデンサ、ヒューズ、抵抗器など、多数の部品が配置されています。各電子部品は、PCB全体を機能させるために重要な役割を果たしており、どれか1つでも損傷すると、PCB基板全体が故障する可能性があります。特に、極端に高温、高湿度、低温などの過酷な環境では、分解、絶縁抵抗の低下、導体腐食などの問題が発生し、最終的にはPCB部品の寿命が短くなります。そのため、これらの部品を保護し、PCB内の部品を長期間使用できるようにするには、何らかの対策を講じる必要があります。では、どうすればよいのでしょうか？ここで、ポッティングとコンフォーマルコーティングの有用性について見ていきましょう。

ポッティングとコンフォーマルコーティングの機能は同じで、どちらも耐薬品性・耐熱性、そして電気絶縁性も兼ね備えた有機ポリマーを塗布します。しかし、両者にはいくつかの違いがありますので、より深くご理解いただけるよう、以下に詳細な情報をご紹介します。

PCBポッティングとは何ですか？

ポッティング（「封止」とも呼ばれる）は、プリント基板を厚い樹脂層で密封する方法で、物理的な衝撃や有害な化学物質から強力に保護すると同時に、電気的性能も向上させます。この処理を行うには、まずプリント基板アセンブリをオープンポットに入れ、PCBA全体が完全に覆われるまで液体コンパウンドを注ぎます。液体には硬化を促進する硬化剤が含まれており、液体が固化して形成されると、優れた保護効果を発揮します。通常、使用される樹脂は濃い色をしているため、その下の基板が見えにくくなります。

PCBによく使用されるポッティング材料

プリント基板のポッティングに一般的に使用される材料はいくつかあります。

一つの選択肢としてエポキシがあります。これは優れた耐薬品性と高い接着強度を備えた耐久性のある材料です。ただし、エポキシは完全に硬化して固まるまで長い時間がかかります。

ポリウレタンも選択肢の一つです。エポキシ樹脂よりも柔らかく、柔軟性に優れています。そのため、ポリウレタンは、硬質な封止材ではうまく機能しない可能性のある、繊細な電子部品の保護に適しています。ただし、ポリウレタンは、他の代替品と比較して、耐熱性や耐湿性が低い傾向があります。

シリコンはPCBのポッティングにも使用できます。非常に柔軟性が高く、極端な温度にも耐えることができます。ただし、シリコンは他のポッティング材料よりも高価な傾向があるため、用途によっては実用的ではない場合があります。

様々な素材にはそれぞれ長所と短所があり、用途に応じて適切な素材を選ぶことが重要です。例えば、シリコーンとエポキシは高温環境に最適ですが、ウレタンは化学物質に対する保護性能に優れています。そのため、素材を選択する際に注意すべき重要なポイントは、どのような保護を実現したいのかを明確に考えることです。

PCB からポッティングを除去するにはどうすればよいでしょうか?

PCBの修理や改造のために、ポッティング材を除去する必要がある場合があります。これは困難な作業ですが、有効な方法がいくつかあります。

機械的な除去 – 小さなマイナスドライバー、ピック、または歯科用ツールを使って、ポッティング材を慎重に削り取ります。回路部品を損傷しないように、ゆっくりと作業してください。この方法は、シリコンやポリウレタンなどの柔らかいポッティング材に最適です。

熱除去 – ヒートガン、ホットエアーステーション、または小型トーチは、熱可塑性プラスチックなどの特定のポッティング材料を柔らかくしたり溶かしたりすることがあります。弱火で加熱し、材料が柔らかくなるのを待ちながらこじ開けてください。PCBを過熱しないように注意してください。

化学除去 – 特定の溶剤は、一部のポッティングコンパウンドを溶解・除去することがあります。PCBへの損傷を防ぐため、まず化学的な適合性を確認してください。溶剤を使用する際は、十分な換気を行ってください。

コンフォーマルコーティングとはg？

コンフォーマルコーティングは、回路基板や電子部品に薄くて非導電性の層をコーティングすることでPCBAを保護する技術であり、手動でも自動でも実施可能です。軽量かつ薄型（通常、コーティングの厚さはわずか25～250ミクロン）であるため、PCBアセンブリの重量や厚みを増やすことはありません。

回路基板コンフォーマルコーティングの5つの種類

回路基板用コンフォーマルコーティングには、使用する材料の種類によって様々な選択肢があります。最も人気のあるものは、アクリルコンフォーマルコーティング、エポキシコンフォーマルコーティング、ポリウレタンコンフォーマルコーティング、シリコンコンフォーマルコーティング、そしてパリレンです。それぞれに長所と短所があります。例えば、アクリル樹脂は約30分と硬化時間が短いという特徴がありますが、125℃以下の温度にしか耐えられません。エポキシコーティングは非常に強固で耐久性に優れていますが、修復は非常に困難です。一方、パリレンは最も薄く、非常に高い温度にも耐えることができ、あらゆる表面に使用できますが、再加工は非常に困難です。

コンフォーマルコーティングの適用方法

コンフォーマルコーティングの塗布方法は、ディッピング、ブラッシング、スプレーの3種類があります。ディッピングは基板全体をコーティングに浸す方法ですが、液漏れの問題を回避するには高度な技術が必要です。現在、設計上の問題からこの方法を採用しているPCBは多くありませんが、エンジニアが設計段階でディッピングを検討すれば、大量生産にはディッピングが最適な方法となるでしょう。ブラッシングとスプレーは少量生産に適しており、スプレーはエアゾールスプレーまたはスプレーガンで行います。その後、空気、オーブン、または紫外線による硬化を行います。

PCBポッティングとコンフォーマルコーティングの長所と短所

ポッティングとコンフォーマルコーティングの基礎知識は既にご理解いただけたかと思いますが、どちらが優れているのか疑問に思われるかもしれません。ポッティングかコンフォーマルコーティングか？これは簡単に答えられる質問ではありません。ある物事を完全に否定したり、称賛したりすることはできません。むしろ、弁証法的な方法を用いて理解する必要があります。どちらにも長所と短所があります。詳細については、以下の表をご覧ください。

ここまで読んでいただければ、ポッティングとコンフォーマルコーティングの長所と短所について十分に理解していただけたと思います。では、もう一つ疑問が浮かびます。PCBAにおいて、ポッティングとコンフォーマルコーティングはいつ使用すべきでしょうか？ 読み進めていただければ、きっと答えが見つかるはずです。

ポッティングはいつ使うべきか

前述のように、ポッティングは優れた保護性能を備えているため、デバイスやアプリケーションが強い物理的衝撃、摩耗、化学薬品、高温、湿気に耐える必要がある場合、振動減衰機能も備えたポッティングは最適な選択肢です。一方、ポッティングは着色樹脂のおかげでエンジニアリングプライバシーを保護することができ、他人が基板の裏側を観察して利益を得ることは困難です。しかし、実際にはこれは諸刃の剣であり、目に見えないことで修理や手直しが必要になったときに障害となる可能性があります。ポッティングは組立ラインで高速に行うことができるため、大量生産にも適しています。最後に、PCBポッティングは電気アークに対する優れた防御力を提供するため、電気デバイスが高電圧の場合は、コンフォーマルコーティングではなくポッティングを使用することをお勧めします。

コンフォーマルコーティングはいつ使用すべきか

コンフォーマルコーティングはPCB製造で非常に人気がありますが、強い物理的衝撃や激しい摩耗に耐える能力が求められる用途には適さない場合もありますが、自動車、医療、航空宇宙・防衛、エレクトロニクスなど、多くの業界で広く使用されています。コンフォーマルコーティングは、極端な温度、高湿度、有毒化学物質に耐えることができます。コンフォーマルコーティングのもう1つの優れた点は、軽量で薄型であるため場所を取らない柔軟性であり、電子機器の市場シェアを獲得するのに役立っています。近年、エレクトロニクス業界は驚異的な発展を遂げ、コンフォーマルコーティングを最も多く使用する業界となっています。小型軽量が求められるスマートフォンなどのモバイルデバイスやハンドヘルドデバイスには、コンフォーマルコーティングが最適です。

結論

PCBの寿命を延ばし、修理にかかるコストを削減するには、コンフォーマルコーティングとポッティングはどちらも必須の技術です。しかし、ポッティングとコンフォーマルコーティングは複雑なプロセスであり、最終的な効果とコストに影響を与える可能性のある変数が多いため、PCBプロジェクトに適した技術を選択するには慎重に検討する必要があります。それでもまだ疑問がある場合は、専門家に相談してください。専門家は、プロジェクト、アプリケーション、予算、納期など、あらゆる側面を考慮した上で適切な選択を行います。MOKOは、お客様に最高のワンストップPCB＆PCBAサービスを提供することに尽力しています。当社の研究開発チームは、この分野で10年以上の経験を持つ非常に専門的なチームです。ご質問等ございましたら、お気軽にお問い合わせください。お客様のプロジェクトについて深く話し合いましょう！