PCB封止は、プリント基板（PCB）を環境的および機械的ストレスから保護するために、電子機器の製造工程で行われる保護処理です。封止では、PCBおよびその部品を固体またはゲル状の物質で包み込み、湿気、ほこり、薬品、振動から脆弱な回路を隔離する密閉システムを形成します。
この技術は、次のような過酷な環境下でも電子機器が強力に動作しなければならない産業で一般的に用いられている自動車用デバイス、産業用機器および屋外用機器。
PCB封止の重要性
PCB封止は、回路を保護物質で完全に包み込むことによって保護するための技術です。これは、部品を湿気、ほこり、薬品、振動および高温から守り、耐久性と信頼性を大幅に向上させるために行われます。また、電気的絶縁性および機械的強度を高める目的でも使用され、自動車、産業用、屋外用電子機器など、過酷な環境で動作する装置に用いられます。PCB封止は、製品寿命を延ばし、故障の可能性を低減することで、長期的な電子性能を実現するうえで重要な役割を果たします。
一般的なPCB封止材料
エポキシ樹脂
エポキシ樹脂は、優れた接着性、高い機械的強度、および良好な耐薬品性を有するため、一般的に使用されています。
シリコーン化合物
シリコーン材料は柔軟性があり、熱安定性にも優れており、温度変化を受ける用途に適しています。
ポリウレタン樹脂
ポリウレタン樹脂は、柔軟性、耐久性、および耐湿性をバランスよく提供します。
その他の特殊高分子材料
熱伝導性、難燃性、電気絶縁性など、用途をより特化した高機能ポリマーをいくつかの用途で使用することができる。
PCB封止方法
エンキャプシュレーション化合物は、PCB の設計および必要とされる保護レベルに応じて、さまざまな方法で適用することができます。
鉢植え
最も一般的な封止方法はポッティングです。液状のコンパウンドをプリント基板の上に注ぎ、その後ハウジングやエンクロージャー内に配置します。硬化すると、コンパウンドは固体の保護ブロックになります。この方法は最高レベルの保護を提供しますが、修理が困難です。
ダム＆フィル
ダム＆フィル手法では、特定の要素群を囲むようにダムを形成し、その内部に封止材を注入します。この方法により、エンジニアはPCB上の重要な領域を保護しつつ、他の部分を露出させておくことができます。
グロップ・トップ
この技術はチップオンボード設計で頻繁に用いられます。高粘度の樹脂を少量マイクロチップ上に直接塗布し、ドーム状のカバーを形成します。
成形
金型では、PCB は金型内に配置され、封止材料が金型内に射出されます。この方法は完全な被覆と規則的な形状も保証するため、実用的です。大量生産。
精密ディスペンス
自動ディスペンスシステムは、選択された領域にカプセル化材料を正確に塗布します。この技術は、高密度または複雑な回路基板に適用可能です。
PCB封止プロセス
カプセル化のプロセスにはさまざまな違いがありますが、一般的な手順は似ています。
清掃と準備
PCB は、ほこり、油分、およびフラックスの残留物を除去するために、適切に洗浄する必要があります。あらゆる不純物は、封止材の密着を妨げる可能性があります。水分を除去するために、ベーキングまたは乾燥が必要となる場合があります。
機密領域のマスキング
コネクタ、スイッチ、テストポイントなど、一部の部分は露出させておく必要があります。これらの箇所には仮のマスキング材が使用されます。
封止コンパウンドの混合
大部分の封止材は、特定の比率で混合する必要がある二液性化合物です。適切に混合することで、均一な乾燥と安定した動作が保証されます。閉じ込められた気泡を除去するために、脱泡処理を行うこともできます。
アプリケーション
選択した方法によって、コンパウンドは注ぎ込み、注入、または自動ディスペンスすることができます。空気の混入がないように、全面を完全に覆うことを目的としています。
硬化
一度塗布されると、封止用コンパウンドは硬化し、固まる必要があります。硬化方法には次のものがあります。
常温硬化
熱硬化
特殊材料のUV硬化
最終の硬化プロセスが、封止材の最終的な機械的および電気的特性を決定します。
検査および試験
硬化後、封止されたPCBは、プロセスによって損傷を受けていないことを確認するために、検査および電気的試験が行われます。
通常の品質チェックには次のようなものが含まれます。
空隙または亀裂の検査
機能的電気検査
環境のストレステスト
PCB封止と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とPCB封止は、どちらも電子アセンブリを保護するための非常に一般的な手法ですが、その用途は異なります。
PCBの封止は、回路基板を十分な厚みのある樹脂モールドで完全に包み込み、部品を保護するための堅固な層を形成することです。この手法は、湿気、薬品、機械的衝撃、および振動に対して優れた耐性を提供するため、過酷な環境で使用される電子機器に適しています。
一方、コンフォーマルコーティングは、PCB（プリント基板）の表面およびその部品を薄い保護層で被覆するプロセスです。湿気やほこり、軽微な汚染物質に対してある程度の保護は提供しますが、完全なポッティング／封止ほどの機械的保護は得られません。それでもなお、コンフォーマルコーティングは取り扱いが容易で、検査・修理・リワークがしやすいという利点があります。
一般的に、極端な環境条件下で使用されるアプリケーションにはエンキャプシュレーションが好まれますが、軽く封止でき、かつ保守が容易な製品にはコンフォーマルコーティングがよく採用されます。
PCB封止の代表的な用途
自動車システム：制御モジュールを振動、熱、および湿気から保護します。
産業用電子工学：工場における制御基板のライフサイクルを向上させます。
LED照明システム：回路やドライバーにコーティングを施し、耐湿性と防塵性を持たせます。
アウトドアおよびマリン用ガジェット:開放環境における環境劣化から保護します。
PCBのエンキャプシュレーションは、電子回路を包み込み、環境リスク、機械的圧力、および電気的破壊から保護するうえで最も効率的なプロセスです。耐久性のある絶縁化合物で基板を封入することで、過酷な条件下での信頼性を高め、製品寿命を大幅に延ばすことができ、メーカーは製品の有用寿命を大きく向上させることができます。しかしながら、効果的なエンキャプシュレーションを行うためには、材料の慎重な選定とプロセスの十分な管理、そして入念な製品設計が必要です。
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役立つリソース
•高Tg PCB製造
•コンフォーマルコーティング適用ガイド
•LED PCB製造
•自動車用PCB設計における考慮事項
•自動X線検査（AXI）
