PCBオーバーモールディング:PCBの性能を向上させる強力なソリューション

目次

PCBオーバーモールディングとは?

プリント回路基板(PCB)は、現代の機器の構成要素である。それにもかかわらず、露出したPCBは温度変化、湿気、機械的な圧力、および他の要因のホストから損傷を受けやすい。その時、PCBオーバーモールドが重要な役割を果たします。PCBオーバーモールディングは、プラスチックやエポキシのコーティングでプリント基板を保護するための典型的な方法です。この保護層は、機械的損傷と環境要因の両方から保護します。

プリント基板オーバーモールド
図1:PCBオーバーモールディング

PCBオーバーモールドを使用する理由

PCBオーバーモールドには、次のような重要な理由がある。
PCB環境保護:
プリント基板は、プラスチックカバーにより、湿気、残留物、汚れ、物質の露出から保護されています。その優れた抵抗品質により、プリント基板は次のような環境でも安定して機能します。 過酷な環境 極端な温度変化、絶え間ない振動、水や人工物質への暴露。
機械的ストレスに耐える:
通常の衝撃、落下、振動はプリント基板や接合部を破壊する可能性がある。故障を防ぐために、オーバーモールドのケーシングはこれらの荷重に耐えます。その耐久性のため、オーバーモールドデバイスは自動車、飛行機、近代的なアプリケーションのような高振動環境で繁栄する可能性があります。オーバーモールディングは、PCBを通常の機械的圧力から保護し、早期故障から遠ざけることで、PCBの寿命を延ばします。
PCB実装とハンドリングの改善:
オーバーモールドされたプリント回路基板には、次のような特徴がある:
コネクタ部分は、接続、ケーブル、および他のデバイスとの相互作用を提供します。また、PCBをより広いエリアやヌックに取り付けるための取り付けポイントや、集合時や補助時の取り扱いを容易にするためのハンドルがあります。これにより、最終製品への統合が容易になり、製品の組み立てが簡素化されます。

美観とPCBブランディングを高める:
オーバーモールディングにより、メーカーは色、テクスチャー、光沢仕上げを追加して視覚的な魅力を高め、会社のロゴ、ブランド、部品番号、定格、その他のマークを使用することができます。これにより、ユニークな製品スタイリングとグローバルなブランディングが可能になります。オーバーモールド成形された筐体は、ブランドの延長となります。
製品寿命と保証の改善:
強い PCBアセンブリ はより高い耐久性基準を満たすことができる。これにより、メーカーはより長い保証を提供することができ、これは重要な競争上の優位性となります。オーバーモールドは、水や微粒子から製品を保護するためのIP等級に適合させることができます。 ミリタリー また、衝撃、振動、温度範囲に関する航空規格にも適合しています。製品寿命が延びることで、顧客満足度とブランド・ロイヤルティが向上します。

プリント基板オーバーモールドの利点:

PCBに機械的な補助と構造を提供し、衝撃や振動から保護し 湿気から守る残留物、合成化合物。これは、考慮する必要がある追加の実装のハイライトが含まれています。プリント基板のオーバーモールドメーカーと設計者は、オーバー加飾とオーバーモールドのこれらの機能を適用することにより、電子デバイスのライフサイクル、耐久性を向上させることができます。さらに、オーバーモールドされたケーシングにより、電子機器の組み立てが簡素化されます。

PCBオーバーモールドの技術と種類:

プリント基板のオーバーモールドは、成型されたプラスチックまたはエポキシのハウジング内に実装された基板を囲むことを含む。これは、様々な成形技術を用いて達成される:
トランスファー成形
これは、2つの鋼鉄製の金型の半分を使用して、PCBの周りにプラスチック製のエンクロージャを形成します。液状の熱硬化性プラスチックを高圧で金型キャビティに注入します。金型の半分が結合し、基板上を流れて硬化する材料を封じ込めます。中~大量生産に適しています。初期金型費用が妥当であれば稼動します。
圧縮成形
これは、あらかじめ形成されたプラスチックペレットを使用し、金型の半分を使用してPCBの周囲に溶融・圧縮します。トランスファー成形よりもはるかに低い圧力で、多くの場合100psi未満で行われます。圧縮成形は、部品へのストレスが少ない。

液体成形
エポキシのような液状の熱硬化性材料をPCB上に流したり分散させたりして、オープンモールドで硬化させる。高圧金型や完全密閉金型を必要としない。エポキシは硬化するにつれて基板のプロファイルに適合します。少量生産に適しています。
熱成形
加熱された熱可塑性プラスチックシートが、金型キャビティに装填されたプリント基板上に真空成形される。プラスチックは真空圧によって引き伸ばされ、基板の上に押し下げられます。熱成形は、機械加工された金型よりも金型コストが低い。サンプルは簡単ですが、主にシンプルなエンクロージャーに使用されます。

オーバーモールディングからのPCB保護

オーバーモールドの工程は、繊細な成形品にダメージを与えないようにしなければならない。 PCB部品 丈夫で信頼できる製品のために。いくつかの戦略が利用されている:
圧力が低い - 圧縮成形は、トランスファー成形よりも圧力が低い。
基板の準備-部品の周囲に高温マスキングテープを貼る。
予熱-プリント基板を温め、高温の樹脂による熱衝撃を緩和します。
正確なプロセス制御 - 回路への過熱や余分な樹脂のブリードを防止します。
ゲートとベントの最適化 - コンポーネントの損傷を避けるため、慎重に配置すること。
熟練したオペレーターは、最高の信頼性を得るために、オーバーモールド中にPCBを保護するための予防措置を講じます。

図2:プリント基板のオーバーモールディング

PCBオーバーモールドに使用される材料

プリント基板のオーバーモールドに最適な材料を選択することは、最大限の保護効果を得るために重要です。一般的なオプションは以下の通りです:
プラスチック
ABS - アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの合金。強度、耐久性、耐紫外線性に優れている。
ナイロン ●屈曲や衝撃に耐え、切り傷を防ぐ。
ポリカーボネート -低温下でも優れた耐衝撃性を発揮します。
ポリプロピレン - 化学的に不活性で丈夫。 吸湿性が低い。
プラスチックは軽量で成形しやすく、優れた保護特性を兼ね備えている。
シリコーン
液状シリコーンゴム(LSR) - 速く硬化し、閉塞性に優れる。
高コンシステンシーラバー(HCR)- 自動成形に最適な強力なシリコーン。
シリコーンは広い温度範囲で柔軟性と耐水性を発揮する。
熱硬化性樹脂
エポキシ......長時間の環境暴露や工業用流体に耐える。
ポリウレタン - 耐摩耗性と耐薬品性に優れた丈夫な素材。
材料の選択は、誘電要件、機械的特性、予想される現場条件、およびその他の仕様によって決まる。

オーバーモールドPCB設計のベストプラクティス

信頼性の高いオーバーモールドPCBを製造するには、適切な設計が不可欠です:
コンポーネントの高さを最小限に抑え、冷却が早い薄肉部を作る。
コネクター、インジケーター、ボタンは、筐体からアクセスしやすいように周辺部に配置する。
プラスチックやエポキシ樹脂の脱型を容易にするため、余裕のあるコーナー半径とコーナーアングルを含む。
アンダーカット、穴、アンカーディテールなど、金型 のインターロッキング機能を追加し、機械的なロッ クを改善する。
成形中の移動やボードのたわみを制限するために、部品の間隔を狭くしてください。
基板へのプラスチックの侵入をブロックするためにブロッキング・ペーストが必要なビルドアップ箇所を示す。
経験豊富な工業デザイナーを起用することで、PCBアセンブリとモールドエンクロージャの配置を確実にし、最大の信頼性と製造性を実現します。

プロのPCBオーバーモルダーに依頼するメリット

PCBオーバーモールドは概念的には簡単ですが、正しく行うには経験と専門的な設備が必要です:
材料の専門知識は、製品の要件に適した最適なプラスチック、シリコーン、エポキシを選択するのに役立ち、この担当者は、トランスファー、圧縮、液体、熱成形などの適切な成形プロセスに関する深い知識を持っています。
設計を検証するために、高度なシミュレーション、プロトタイピング、テスト機能を適用。精密工具を使用し、工程管理を行う。 PCB部品.専門家であるオーバーモールド・パートナーが関与することで、企業は市場投入までの時間を短縮し、コストのかかる手戻りを避けることができます。

オーバーモールドPCBの用途

プリント基板のオーバーモールディングは、電子機器が厳しい条件を生き抜かなければならない産業全般で、包括的に使用されるようになった:
産業機器
ファクトリーオートメーションシステムは、機械的衝撃、破片、酸性液体に耐えます:安定したオーバーモールドエンクロージャは、過酷な産業環境から繊細なPCBアセンブリを保護します。
電気通信
フィールドに設置された通信機器は、基地局、リモートラジオヘッド、Wi-Fiアクセスポイント、メッシュネットワークにおいて、湿度、日射、風荷重、温度変化に直面します。オーバーモールドは、24時間365日風雨にさらされるこれらの屋外電子機器を保護します。
メディカル
患者モニター、画像機器、除細動器輸液ポンプなどの病院や救急車で使用されるモバイルツールなどの医療機器。
命を救うPCBは、落下や日常的な消毒からも保護されたままである。
軍事/航空宇宙
安定したオーバーモールドアセンブリは、航空コンピュータや海軍電子機器が経験する衝撃、振動、高度、極端な温度に耐える。
妥協を許さない信頼性のため、必要不可欠で困難な軍事仕様に対応
コンシューマー・エレクトロニクス
海洋、アドベンチャー、フィットネス、その他のアプリケーション用のレクリエーショナル・エレクトロニクス。
また、機械的あるいは環境的な危険性にもかかわらず、電子機器が確実に動作しなければならない環境であれば、さらに多くの用途があります。

コストと保護の最適なバランスを提供するオーバーモールディング

対応するコーティングが重要な回路保護を提供する一方で、オーバーモールドは、「基板のみ」の設計に比べ、中程度のコスト増で、はるかに優れた機械的サポート、密閉性、および組み立ての容易さを提供します。CNC加工された金属筐体に比べ、オーバーモールドは部品点数、組立工数、システム全体のコストを削減します。プラスチックまたはエポキシ樹脂で成形された筐体は、シーリング、取り付け機能、美観を1つの部品に統合します。
オーバーモールドPCBの熱的考察
パワーエレクトロニクスがより小さなパッケージでより大きな電流を扱うようになった今、注意深くなければならないことがある。 熱管理 はオーバーモールドボードにとって非常に重要である。
放熱にはいくつかのテクニックがある:
PPSのような熱伝導率の高いプラスチックは、エンクロージャーの壁に熱を引き込みます。
メタルコアのプリント基板は、熱を横方向にオーバーモールドに拡散させます。
フィン、ピン、その他の放熱機能をハウジングに成形。
ファンとアクティブ冷却は、オーバーモールド基板アセンブリに統合されています。
導通を高めるために大電力部品を直接配置。

結論

経済性、設計の柔軟性、保護性のユニークなバランスにより、PCBオーバーモールドは、産業、自動車、医療、ミルスペック・アプリケーションで受け入れられ続けるでしょう。プリント基板にデリケートな部品が搭載されるようになり、基板レベルの信頼性はますますオーバーモールディングに依存するようになっています。コンフォーマル樹脂やエポキシ樹脂のハウジングは、汚染、衝撃、振動に対する文字通りのセーフティネットを提供します。

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