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電子ポッティング

電子ポッティング

電子ポッティングとは?


エレクトロニクスにおけるポッティングとは、完全な電子アセンブリを固体またはゼラチン状の化合物で満たし、衝撃や振動に耐え、湿気や腐食性物質を排除するプロセスです。

機械的なソリューションやコンポーネントから電子的なソリューションやコンポーネントへの全面的な移行により、露出した可動部品に特有の摩耗や材料疲労はほぼなくなりましたが、ソリッドステート技術には信頼性の高い動作を妨げるさまざまな問題があります。

そのひとつが電子機器内の湿気であり、これが誤報、誤動作、微小腐食の原因となり、コンポーネントやシステムの故障につながります。もうひとつは、エアポケットや隙間、腐食剤への暴露による老化の促進です。これらの問題の一部は、脆弱なコンポーネントやシステムをハウジングに適切に封入することで対処できますが、コストが増加し、サイズと重量が増加する可能性があります。

"ポッティングは、電子部品やシステムの信頼性と寿命を向上させる、シンプルで費用対効果の高い方法です。"

Winmate CTO サム・リャオ氏

機械的封止に代わるソリューションとして、電子機器の「ポッティング」があります。ポッティング」と呼ばれるのは、植物の傷つきやすい根系を安定させ、保護するために、植物を鉢に入れ、鉢を土で満たすのと同じように、電子部品も、衝撃や振動から保護するだけでなく、湿気の形成や腐食剤への暴露からも保護する適切な筐体と適切な化合物で「ポッティング」できるからです。全体的なアイデアは、傷つきやすい電子部品をカプセル化し、あらゆる種類の害から守ることである。

エレクトロニクス・ポッティングの仕組み?

エレクトロニクスの「ポッティング」について詳しく見てみよう。要するに、電子機器を入れるのに適した「ポット」を作り、その中に断熱性と接着構造特性を持つ特殊な硬化性液体(エポキシ、ポリウレタン、シリコーンなど)を充填するようなものです。ポット」は、ポッティング・コンパウンドが硬化した後に取り外される鋳型である場合もあれば、コンポーネントをコンパウンドに浸して封入するだけの場合もあることに注意してください。

電子機器を「ポッティング」する多くの利点の中でも、非常に柔軟なソリューションであることが挙げられます。ポッティングは、リスクの高い部品やコンポーネントだけでなく、完全な基板やアセンブリにも適用できます。多くのポッティング材料があり、導電性、電気的・熱的絶縁、さまざまな環境条件や脅威からの保護に対応しています。

エレクトロニクスのポッティングプロセス

ポッティングはどのように行われるのでしょうか。それは、ポッティングする部品の種類と用途によって異なります。

化学的な面では、材料や接着剤によっては特定のポッティング材と化学反応を起こし、硬化しない部分が生じる可能性があります。最良の結果を得るためには、適切なポッティング材が必要です。電気部品の中には、密閉が不十分なものがあり、ポッティング材が行くはずのないところに行ってしまうことがあります。そのような部品は、後で誤作動を起こさないように特定する必要があります。

ポッティングコンパウンドによって、必要な処理は異なります。独自の混合、異なる温度、異なる気泡除去方法、収縮を最小限に抑えるための追加硬化などが必要になる場合があります。気泡除去(または「脱気」)には真空チャンバーが必要な場合もあります。特定の複雑なポッティング・プロジェクトでは、ポッティング材料の粘度を上げる必要があり、そのためには高温が必要です。

エレクトロニクス・ポッティング・プロセス

電子機器用ポッティング装置

電子機器用ポッティング装置

電子機器のポッティング工程には、高度に専門化された装置が必要です。これには、ポッティング材料を正確かつ均一に混合する機械や、材料中の気泡を除去する脱気槽などが含まれます。ポッティング材料の比率や流速を正確に調整できる設備が必要です。電子ポッティング設備には、完全な温度制御を備えた真空チャンバーと硬化チャンバーも含まれます。ここでさらに考慮しなければならないのは、収縮に影響を与える硬化工程の長さと温度です。

品質と工程の検査

最初のポッティングの際、技術者はポッティングフローパターン、適切な充填、硬化を検査します。サンプル・ユニットは解体、スライスされ、慎重に検査されます。検査結果は文書化され、検査担当者はポッティング・オペレーターのためにメモやチェックリストを作成します。問題が発見された場合は、ポッティング工程と材料を調整し、すべてが期待通りになるまで検査を繰り返します。混合比率の承認のために、ポッティングサンプルを保管することもあります。

電子ポッティングの利点

ポッティングのメリットは大きい。ポッティングは湿気や暴露だけでなく、衝撃や振動からも保護します。ノイズの多い部品やEMIに敏感な部品を保護しながら、空気や湿気による有害な影響をメンテナンス、信頼性、寿命の方程式から完全に取り除きます。

ポッティングは他の保護ソリューションと比較してどうでしょうか?

ポッティングは、電子機器を保護するための成熟した費用対効果の高い方法ですが、他のソリューションでも十分な効果が得られます。一つは、回路基板全体に薄い保護層を塗布するコンフォーマルコーティングです。もうひとつは、コンポーネントやシステムを完全に密閉されたハウジングに入れる方法です。どちらの方法も広く使われており、多くの有益な用途がある。しかし、用途によっては、ポッティングよりもコスト効率が悪い場合があり、コンフォーマルコーティングも完全密閉型ハウジングも、こもった熱風の問題には対処できません。その結果、リスクのある部品に戦略的にポッティングを施すことが、最適かつ最もコスト効率の高いソリューションとなることが多いのです。

電子ポッティングの用途

現代の生活や産業分野でエレクトロニクスの使用量が増えるにつれ、ポッティングは物事を稼働させ続けるために不可欠なツールとなっています。

いくつかの例を挙げましょう:

  • 自動車分野では、汚れ、液体、湿気、振動、極端な温度にさらされる可能性のある数多くの電子部品やシステムに依存しています。戦略的な部品やコンポーネントをポッティングすることで、信頼性を大幅に向上させ、早期老化や故障を防ぐことができます。
  • フォークリフトやその他の建設車両は、シフト終了時に日常的に圧力洗浄され、信頼性の高い運転を継続するために適切な電子システムや導管が要求されます。この場合も、ポッティングによって脆弱な部品を保護し、危害から守ることができます。
  • 信号機、スイッチ、電源、センサーなどのインフラ用電子機器はすべて、適切な動作のために密閉された筐体に依存している。経年劣化、熱的・機械的ストレス、紫外線暴露などにより、これらのエンクロージャの有効性が失われると、信頼性の高い動作は保証されなくなります。戦略的なコンポーネントのポッティングは、信頼性を大幅に向上させ、修理や交換のコストを削減することができます。

これら3つの例以外にも、液体やさまざまな温度にさらされる電子機器アプリケーションやソリューションは数多くあります。エンクロージャのわずかな破損でさえ、湿気にさらされ、腐食の影響を受けるため、すべてが危険にさらされています。ここでも電子ポッティングが役立ちます。

電子ポッティングの用途

ポッティング・プロジェクトの成功は、4つのポイントにかかっています:

  1. ポッティングによる投資効果が最も高い、リスクのあるコンポーネントをピンポイントで特定すること。
  2. プロジェクトに最適な特性の組み合わせを持つポッティングコンパウンドの決定。
  3. 必要な機器をすべて備えた最先端のエレクトロニクス・ポッティング施設。
  4. 経験豊富なエレクトロニクス・ポッティング・オペレーター。