PCBA のコンフォーマル コーティング プロセス

PCB製造およびPCBアセンブリにおいて、長期的な信頼性は動作環境の影響を受けることがよくあります。湿気、埃、化学物質、温度サイクルは、プリント回路基板アセンブリ（PCBA）のはんだ接合部、部品のリード線、露出した導体に影響を及ぼす可能性があります。製品にさらなる環境保護が必要な場合、コンフォーマルコーティングは一般的に使用される仕上げ工程です。

Highleap Electronicsは、 PCB製造サービス (NAIST) と PCBアセンブリサービス プロトタイプおよび生産ビルド用。設計およびアプリケーションの要件に応じて、組み立てプロセスには以下が含まれる場合があります。 表面実装技術（SMT）スルーホールアセンブリ、検査、機能試験など、様々な工程を経る必要がある。動作シナリオに湿度、汚染、腐食性物質への曝露が含まれる場合、PCBA仕上げ工程の一部としてコンフォーマルコーティングを検討することができる。

コンフォーマルコーティングとは何ですか?

コンフォーマルコーティングは、PCBAに塗布される薄い保護ポリマーフィルムで、湿気、腐食性物質、化学物質、粉塵、その他の環境ストレス要因による損傷を軽減します。このコーティングは基板表面と部品の形状に「適合」し、必要な箇所で電気絶縁性を維持しながらバリアを形成します。

コンフォーマルコーティングは、もともと過酷な環境やミッションクリティカルな環境で使用される高信頼性電子機器向けに開発されました。今日では、湿度、汚染リスク、腐食性雰囲気への曝露といった最終使用条件において、あらゆる業界で使用されています。

絶縁保護コーティングの規格

コンフォーマルコーティングは通常、コーティングの被覆率、厚さ、接着性、電気特性といった検査基準と性能期待値を規定する業界標準規格に基づいて評価されます。電子機器製造において一般的に参照される規格には、IPC-A-610やIPC-CC-830などがあります。実際には、コーティング要件は、最終使用環境、信頼性目標、そして顧客の仕様によっても決定されます。

コンフォーマルコーティング用材料

コンフォーマルコーティング材の選定は、動作温度範囲、化学物質への曝露、誘電体の必要性、リワークの考慮事項、必要な機械的堅牢性といった要因によって異なります。一般的に使用される材料は複数ありますが、それぞれ異なる特性と典型的な使用例があります。

Acrylic

アクリルコーティングは、塗布の容易さと速乾性から選ばれることが多いです。実用的な耐湿性と電気絶縁性を備えており、再加工性が重視される家電製品や一般工業製品に多く使用されています。

シリコーン

シリコーンコーティングは、柔軟性と高温安定性に優れています。熱サイクルや極端な温度変化にも耐えられるため、自動車や航空宇宙関連の電子機器など、要求の厳しい環境でよく使用されます。

• 損失係数が低いため、高インピーダンス回路に適しています。
• 幅広い動作温度範囲に対応します (配合に応じて、通常は -55°C ～ 200°C 程度とされます)。
• UV、熱ストレス、湿度、水分、塩水噴霧に対する耐性が優れています。
• 振動ストレスには耐えられますが、耐摩耗性には限界があります。
• 高湿度環境で動作するアセンブリによく使用されます。
• プロジェクトの要件に応じて、IPC-CC-830 および (レガシー) MIL-I-46058C と併せて頻繁に参照されます。

ウレタン

ウレタンコンフォーマルコーティングは、耐久性と耐薬品性に​​優れ、摩耗や溶剤に対する強力な保護性能を備えているため、産業機器や特定の高耐久性用途で広く使用されています。

パリレン

パリレンは蒸着プロセスで成膜され、薄く均一でピンホール耐性のある膜を形成します。湿気や化学物質に対する強力な保護性能を備えており、医療機器や高信頼性電子機器など、均一な被覆が求められる用途によく使用されます。

エポキシ

エポキシコーティングは、堅牢な機械的保護と強力な接着性を提供します。優れた耐溶剤性と誘電特性を備え、より強固で永続的な保護層を必要とする用途に多く採用されています。

ポリウレタン

ポリウレタンコーティングは柔軟性と保護性のバランスが取れており、屋外や半露出の動作条件など、耐湿性と紫外線安定性が必要な場合によく使用されます。

コンフォーマルコーティングの適用方法

• 手動スプレー:この方法では、当社の熟練技術者が手持ちスプレーガンまたはエアゾール缶を使用してコーティングを塗布します。通常、この手法は少量生産またはプロトタイプに使用されます。利点は、実践的なプロセスであり、適用されるすべての基板で一貫性と品質を確保できることです。
• 自動スプレー: 生産量が増える場合は、自動スプレー システムまたはプログラムされた装置を利用します。これらのシステムはコンベア ラインに統合されており、ライン内を移動する各 PCB にコーティングを正確に塗布するスプレー ヘッドを備えています。
• 浸漬: この方法では、コンポーネントを水平、垂直、または斜めに浸して完全にカバーします。浸漬プロセスは、特定の要件に応じて自動または手動で行うことができ、全面に均一なコーティングを保証します。

コンフォーマルコーティング時の注意

コンフォーマルコーティングプロセスの実行には、細部への細心の注意が必要です。

• 表面の準備: PCBA を徹底的に洗浄および検査し、汚染物質や欠陥がないことを確認します。
• マスキング: 特定のコンポーネント、コネクタ、または領域にはコーティングが必要ない場合があります。適切なマスキングを行うことで、塗りすぎを防ぎます。
• コーティングの塗布: 適切な方法 (スプレー、浸漬、はけ塗り) を選択し、適切な厚さで均一に塗布します。
• 硬化: コーティング材料の適切な硬化 (乾燥) は、密着性と性能にとって非常に重要です。
• 検査とテスト: 厳格な検査とテスト。 電気試験、コーティングの完全性を確認します。

PCBAの選択的コンフォーマルコーティングのためのマスキング

PCBアセンブリでは、湿度、汚染、腐食性物質への曝露が信頼性に影響を与える可能性のある環境において、プリント回路基板アセンブリ（PCBA）を保護するためにコンフォーマルコーティングがしばしば使用されます。同時に、多くのPCBAには、電気的、機械的、または熱的問題を回避するためにコーティングを塗布してはならないコーティング禁止領域が存在します。これらの領域をコーティングから保護し、選択的なコンフォーマルコーティングを可能にするために、マスキングが標準的な方法となっています。

マスキングとは、コーティング前にPCBAの特定の領域を一時的に覆うプロセスです。一般的なマスキング方法では、テープ、ドット、キャップ／プラグ、または剥離可能な／液体のマスキング剤を用いて、コーティングが特定の部品やインターフェースに到達するのを防ぎます。適切なマスキングを行うことで、必要な箇所を保護しつつ、意図した機能を維持することができます。

マスクが重要な理由

コンフォーマルコーティングは、不適切な箇所に塗布すると、接触、嵌合、測定アクセス、または熱伝達に支障をきたす可能性があります。一般的にコーティングされない領域には、以下のものがあります。

• コネクタとエッジフィンガー: 信頼性の高い嵌合と低い接触抵抗を確保するには、接触面を清潔に保つ必要があります。
• テストポイントとテストパッド: 電気測定、ICT、およびトラブルシューティング アクセスには露出パッドが必要です。
• プレスフィットピンと機械的接触領域: コーティングは機械的なフィットや接触性能に影響を及ぼす可能性があります。
• 熱インターフェース: 熱を発生するコンポーネントとヒートシンク/熱パッドの接触領域には、熱放散経路を維持するために立ち入り禁止領域が必要になる場合があります。

一般的なマスキング材

マスキング材の選択は、形状、必要な精度、コーティングの種類、製造方法によって異なります。一般的な選択肢には以下が含まれます。

• マスキングテープとドット: 平坦なエリアや明確に定義された立ち入り禁止区域に適しており、手動ラインと自動ラインの両方で広く使用されています。
• キャップ、ブーツ、マスキングプラグ: コーティングを施す必要のないコネクタ、ヘッダー、端子、スルーホールなどに使用します。
• 剥がせるタイプまたは液体タイプのマスキング剤: テープを貼るのが困難な複雑な形状や密集した領域に適用し、硬化後に剥がします。

典型的なマスキングワークフロー

1. 立ち入り禁止区域を定義する: 要件は、図面、仕様、最終使用条件に基づいて、設計レビューまたは試作段階で特定されます。
2. マスキングを適用する: テープ/プラグ/液体マスクを配置して、立ち入り禁止区域を完全に覆い、コーティングの浸入を防止します。
3. コンフォーマルコーティングを施す: コーティングは、プロセスの選択に応じて、スプレー、ディッピング、またはブラシ塗布によって塗布されます。
4. 治療と検査: 硬化後、ボードの塗布範囲、厚さ、マスクされた領域へのコーティングの漏れが検査されます。
5. マスキングを外して再確認: マスキング材が除去され、重要な領域 (コネクタ/テスト パッド) がクリーンで機能しているかどうかが検証されます。

適切なマスキングの主な利点

• 機能的なインターフェースを維持する: 接触点、嵌合面、測定パッドが使用可能な状態であることを確認します。
• やり直しリスクを軽減: コネクタの詰まり、パッドの汚染、または意図しない絶縁によるコーティング関連の障害を防止します。
• 一貫したコーティング品質をサポート: 定義された要件に基づいて、制御された繰り返し可能な選択コーティング範囲を実現するのに役立ちます。

マスキングは、PCBAの重要な電気的、機械的、および熱的特性を維持しながら、選択的なコンフォーマルコーティングを可能にする実用的なステップです。マスキング要件は通常、図面またはビルドノートに文書化されており、製造工程においてキープアウトエリアを一貫して適用および検証できます。

PCBAのコンフォーマルコーティング：最終ノート

コンフォーマルコーティングは、電子機器が湿度、水分、埃、化学物質、または腐食性物質にさらされる環境で動作する必要がある場合、プリント回路基板アセンブリ（PCBA）の保護プロセスとして広く使用されています。コーティングの選択は通常、指定された動作条件と信頼性要件に基づいて行われ、一般的な材料としてはアクリル、シリコン、ウレタン、エポキシ、ポリウレタン、パリレンなどが挙げられます。

PCB製造およびPCB組立プロジェクトにおいて、コンフォーマルコーティングは通常、顧客指定のPCBA工程として実施されます。コーティング範囲とコーティング禁止領域は図面または仕様書に定義され、その後、硬化と検査が行われ、コーティングの適用範囲、仕上がり、そして機能インターフェース（コネクタやテストパッドなど）にコーティングが付着していないことが確認されます。