PCBクラッドシリカゲル

これは二次クラッド成形技術であり、特にプリント配線板をインサートとして金型射出成形により、シリカゲル内部に完全または部分的に包むことを指す。これはより技術的な含有量が高く、より厳しい要求がある分野です。

一、PCBパッケージシリカゲルとは？

コア概念：部品を溶接したPCB板をプリフォームとして金型に入れ、型締め後に液状シリカゲルを注入する。シリカゲルは加熱下で硬化し、PCBと部品の周りに保護性のエラストマーを形成した。

最終製品特徴：

内部コア：回路機能を担うPCB及びその上の電子部品である。

外部保護層：柔軟、緻密、絶縁、耐候性のシリカゲルである。

結合体：高度に集積され、頑丈で耐久性のある「三防」電子モジュールを形成した。

二、主な応用分野

PCBパッケージシリカゲルの核心目的は保護と密封であり、主に劣悪な環境や高信頼性が要求される場合に応用される。

カーエレクトロニクス：

エンジン制御ユニット、センサー：高温、油防止、振動防止。

車載充電器、制御モジュール：防湿、防塵。

新エネルギー車の電池管理システム：高絶縁性、熱伝導性。

消費電子と屋外機器：

無人機の飛行制御と電気調整：防水、防湿、防食。

スポーツカメラ/アウトドア監視カメラの内部コアボード：防水、防振。

スマートウェアラブルデバイス：水泳級または潜水級の防水を実現する。

工業制御と自動化：

工業センサー：防護レベルはIP 67/IP 68に達し、酸塩基、粉塵などを防ぐ。

PLCモジュール：劣悪な工業環境下で安定して運行する。

屋外通信設備：防湿、防塩霧。

医療設備：

移植可能または体内設備：生体適合性シリカゲルを使用して、電気絶縁と生体保護を提供する。

手持ち型医療機器：消毒に耐え、液体漏れを防ぐ。

LED照明：

屋外LED駆動電源：全密封、防水、防湿、耐紫外線。

LEDランプストリップ：PCBとビーズ全体を被覆し、軟性ランプストリップと全方位防護を実現する。

三、プロセスフロー（液体シリカゲルLSRを例とする）

この過程は普通の金物を包むよりずっと細かく複雑である。

PCB前処理（重要）：

溶接とテスト：すべての部品は溶接を完成し、全面的な機能テストを行わなければならない。接着剤を被覆した後はほとんど修理できないからだ。

クリーニング：超音波洗浄などの方式を用いて、PCB表面のフラックス残留、ほこりとイオン汚染物を徹底的に除去する。いかなる汚染物質も接着性と電気的性質に深刻な影響を与える。

ディスペンサー/固封：大型、重い、または損傷しやすい部品（例えば大インダクタンス、電解コンデンサー）に対して事前に局所ディスペンサー固定を行い、後続の注射過程の高圧衝撃に耐える。

コーティング下塗り剤：PCB上のシリカゲルと接着する必要がある領域（通常はプレートエッジ、コネクタ周辺などの部品がない領域）に、接着力を強化するために専用の電子段下塗り剤を正確にコーティングする。

金型と射出：

金型設計：極めて精密である。PCBを曲げたり変位したりしないように固定するためには、正確な位置決め機構が必要です。射出成形口と流路の設計はシリカゲルが安定して均一に充填されることを確保し、高圧力衝撃による精密部品の損傷を回避しなければならない。

真空射出成形：構造が複雑で、部品が密集しているPCBに対して、通常は真空環境下で射出成形を行う必要がある。これによりキャビティ内の空気を抽出し、部品の下や密集したピンの間に気泡が閉じ込められるのを徹底的に回避することができます。

加硫硬化：

金型は適切な温度に維持され、LSRを硬化させる。温度と時間は、感熱素子に熱損傷を与えないように正確に制御する必要がある。

後処理と検査：

エッジの取り外し：結果として生じるエッジを除去します。

全機能試験：接着剤被覆後のモジュールに対して再度機能試験を行い、射出成形中にPCBを損傷していないことを確保する。

環境信頼性試験：サンプリングして高低温サイクル、湿熱、振動などの試験を行い、包膠の信頼性と保護レベルを検証する。

四、技術の難点と核心ポイント

部品の耐圧と耐熱性：

射出圧力：液状シリカゲルの高圧は精密または軽量な部品を歪め、破壊する可能性がある。

加硫温度：LSRの硬化温度は通常150℃以上であり、すべての部品（特に電解容量、結晶振動など）がこの温度に耐えられ、性能が減衰しないことを確保しなければならない。

気泡の問題：

これはPCBクラッドの最も一般的な欠陥である。気泡はチップの底部またはピンの間に存在し、高温で動作している間に気泡が膨張し、押出部品が破損したり、保護信頼性が低下したりする可能性があります。真空射出成形はこの問題を解決する鍵である。

応力制御：

シリカゲル硬化収縮は内部応力を発生し、応力がセラミック容量、結晶振動などの脆性部品に集中すると、亀裂を引き起こす可能性がある。金型設計とプロセスパラメータによって応力分布を最適化する必要がある。

選択的被覆とインタフェース処理：

通常、PCBにはコネクタ、ボタン、LEDランプなどの露出が必要なインタフェースがあります。金型は精巧な構造を設計し、接着剤を被覆しながら正確にこれらの領域を残し、インターフェースでの密封性を確保する必要がある。

保守性：

PCBパッケージシリカゲルは基本的に「使い捨て」のプロセスである。いったん被覆すると、部品の修理と交換は極めて困難であり、廃棄とほぼ同等である。そのため、接着剤を被覆する前にPCBの機能が完全であることを100%確認しなければならない。

五、長所と短所

利点：

比類のない防護性：全方位の防水、防湿、防塵、防食、防振保護を提供し、防護レベルはIP 68に達することができる。

優れた電気性能：高絶縁強度、短絡防止。

良好な熱伝導性：シリカゲルは部品から発生した熱を伝導することができる。

構造強化：シリカゲル体は減衰、緩衝の役割を果たし、PCBが振動環境で損傷しないように保護する。

小型化と軽量化：従来の金属外殻+ポッティングゴムの案に代わり、構造がよりコンパクトになった。

短所：

コストが高い：金型の費用が高く、技術が複雑である。

ほとんど修理不可能です。

PCB設計と部品の選択には厳しい要求がある。

技術開発は難しく、良率制御の挑戦は高い。

まとめて言えば、PCBパッケージシリカゲルは究極の信頼性と環境適応性を追求するために採用されたハイエンドの電子パッケージ技術である。量産化された耐久性に厳しい電子製品に適しています。