FPCクラッドシリカゲル

1.コア概念：FPCパッケージシリカゲルとは？

FPCクラッドシリカゲルとは、液体シリカゲル射出成形（LSR Injection Molding）プロセスにより、フレキシブル回路基板（FPC）と液体シリカゲル（LSR）を結合し、機能的な集積モジュールを形成することを指す。

FPC：電気伝導、信号伝送を担当する。

シリカゲル（LSR）：優れた密封性、生体適合性、耐高低温性、柔軟性、絶縁性を提供する。

2.FPCパッケージシリカゲルの顕著な特徴と利点

通常のプラスチックを被覆するのに比べて、シリカゲル被覆の利点は主にシリカゲル材料の特性に現れている：

優れたシールと防水防塵：シリカゲルは天然の弾性と永久圧縮変形率が低い特性を持ち、非常に安定で信頼性の高いシールリングを形成することができ、IP 68などの高レベルの防水を実現するための第一選択技術である。

優れた耐高低温性：シリカゲルは通常-40℃〜+200℃以上の温度範囲に耐えることができ、これにより、自動車のエンジンルーム、キッチン電器などの過酷な作業環境の製品に適しています。

優れた生体適合性と安全性：シリカゲルは無毒、無味、アレルギーを起こさず、皮膚と直接接触したり医療関連の製品、例えばウェアラブル設備、医療設備に広く使用されている。

優れた柔軟性と耐久性：シリカゲル製品は非常に柔軟で、弾力性がよく、反復曲げは永久歪みが発生しにくく、寿命が長い。

良好な絶縁性と化学安定性：シリカゲルは優れた絶縁体であり、紫外線、オゾンと多種の化学品の浸食に抵抗できる。

3.プロセスフロー（通常のFPCクラッドとの異同）

全体の流れは似ているが、材料が液状シリカゲルであるため、詳細は異なる：

FPC前処理（極めて重要）

設計：シリカゲルとFPCの化学結合力が弱いため、FPC上にアンカーポイント（貫通孔、溝など）を設計して機械的な相互ロックを強化する必要がある。

洗浄：プラズマ洗浄は絶対に必要なステップです。目的はFPC表面を徹底的に洗浄して活性化し、シリカゲルの接着力を大幅に高めることである。

コーティングプライマー：プラズマ洗浄後、通常はFPCのコーティング領域に専用のシリカゲル接着プライマーをスプレーする必要があります。これはシリカゲルとFPCの強固な結合を確保し、脱層を防止するための重要な一環である。

固定：FPCを高温金型に正確に固定する。

金型と設備

金型：LSR金型はより高い要求があり、通常は冷流路システムが必要であり、低粘度の液体シリカゲルに対して精密な流路と排気設計を行う。

射出成形機：専用の液状シリカゲル射出成形機を使用する必要がある。A、Bの2成分の液状シリカゲルを処理するための特殊なバレル、冷却システム、計量ポンプを備えています。

成形プロセス

A、B成分（ベースペーストと触媒）を低温で正確に計量、混合し、その後高温金型に注入する（金型温度は通常150℃以上）。

シリカゲルは高温金型内で熱加硫反応を起こし、液体からエラストマーに硬化する。

保圧、加硫（硬化）、冷却後に型開して部品を取る。

4.重要な技術的難点と課題

接着強度（最大の課題）：

問題：シリカゲル自体とFPCのポリイミド（PI）被覆膜またはパッド間の化学接着力は非常に弱く、脱層が発生しやすい。

解決策：

プラズマ洗浄+専用下塗り剤：これは業界標準のソリューションです。

FPC表面構造設計：微孔、溝などを追加し、シリカゲル充填を利用して機械的インタロックを形成する。

LSRの流動性制御：

問題：液状シリカゲルは粘度が低く、水のように、バリ（バリ）と漏れが発生しやすく、制御が適切でないと、金指や部品にオーバーフローし、製品の廃棄を招く。

解決方案：極めて精密な金型製造（嵌合隙間が極めて小さい）、正確な射出成形パラメータ（圧力、速度）制御。

生産プロセスの安定性：

LSRは熱硬化性材料であり、加硫すると回収できない。そのため、材料比、混合均一性、金型温度、加硫時間の制御要求は非常に厳しい。

5.一般的な応用分野

FPCパッケージシリカゲルは、独自の利点から、次のハイエンドまたは特定の分野で使用されています。

ウェアラブルデバイス：

スマートウォッチ/ハンドリング：心拍センサーモジュール（皮膚に密着し汗を防ぐ必要がある）、サイドキー（防水）。

スマートリング：全体にゴムを包み、快適な装着と全天候監視を実現する。

医療と健康設備：

装置のコネクタをインプラントまたはインビボで使用することができます。

持続血糖モニタリング装置（CGM）のセンサモジュール。

マッサージ器、理学療法用電極パッチ。

カーエレクトロニクス：

エンジンルーム内のセンサーハーネス。

新エネルギー自動車電池管理システム（BMS）におけるフレキシブルサンプリングハーネス（FPC）はシリカゲルを包み、絶縁、耐震、放熱の役割を果たす。

ハイエンド消費電子：

ドローン防水モジュール。

屋外三防設備（インターホン、ハンドヘルド端末）のキーとインターフェースシール。

まとめ：FPCパッケージシリカゲルvs.FPCパッケージ普通プラスチック

特性FPCパッケージシリカゲル（LSR）FPCパッケージ一般プラスチック（PC、Nylonなど）

材料状態液体、熱硬化性固体粒子、熱可塑性

材料特性は柔軟、高弾性、高温耐性、生体適合性は硬いか半軟質、強度は高く、耐温性は一般的である

結合方式機械的インターロック+下塗り剤接着物理被覆+化学的適合

コアメリット極致防水、耐温、安全、柔軟構造強度、コスト、効率

プロセス難点接着強度、バリ制御結合力、FPC破壊リスク

典型的な応用ウェアラブル、医療、自動車高温区の携帯電話内部スタンド、ボタン、コネクタ

結論：FPCパッケージシリカゲルはハイエンド向け、厳しい応用シーンの先進技術である。それは電子製品の密封、耐温、生物安全の面での極限需要を解決したが、同時により高い材料コスト、プロセスの複雑さ、技術的課題をもたらした。