電子部品保護用の速硬化型液体シリコーンの選び方

電子機器製造における速硬化型液体シリコーンの重要性

電子機器製造業界における需要に対応するため、電子部品の生産量と品質を常にバランスよく維持する必要があります。速硬化性液体シリコーンは、30秒未満の硬化時間を実現することで、この課題への対応を支援します。これは、混雑した表面実装技術（SMT）ラインにおいて極めて重要です。一方、ウレタンやエポキシなどの他の材料は、製造現場において時間的に非現実的である場合がありますが、速硬化性液体シリコーンはサイクルタイムの短縮を可能にします。さらに、速硬化性液体シリコーンは従来型シリコーンと同様の有用な特性を保持しています。すなわち、マイナス50℃から200℃までの極端な温度範囲に耐えられるとともに、最大18キロボルト／ミリメートルという優れた絶縁性能も維持します。速硬化性シリコーンは、実際の使用環境において電子部品を熱衝撃、湿気、および汚れから保護します。また、速硬化性シリコーンは優れた流動性を有しており、電子部品間および部品内部の空隙を容易に充填できます。このような理由から、電子機器メーカーは、ウェアラブル技術、自動車制御システム、およびモノのインターネット（IoT）センサーといった小型化が求められる用途において、速硬化性液体シリコーンの採用を最優先事項としています。

液体シリコーンにおける主要な硬化化学：速度、信頼性、および工程要件のバランス

湿気硬化、紫外線硬化、付加反応硬化、および二重硬化メカニズム——性能上のトレードオフを理解する

液体シリコーンにおける硬化プロセスは、生産速度および最終用途における耐久性に影響を与えます。例えば、医療用グレードのシリコーンでは、蒸気による汚染が懸念される最終用途や、民生用電子機器向けシリコーンでは、白金族触媒を用いたシリコーン付加反応系が最適です。後硬化処理後には収縮率がわずか0.1～0.2％であり、硬化時間は数分（2～5分）で済みます。一方、湿気硬化型シリコーンは、錫触媒を用いる脱離反応（コンデンセーション）硬化化学を採用しています。このため、硬化に要する時間は大幅に長くなり、硬化中の収縮率は0.3～0.5％となります。さらに、アセトキシ型湿気硬化シリコーンから発生する酢酸の放出により、温度変化が生じる密閉系への使用が制限されます。UV硬化エラストマーは光のみを用いて硬化するため、アクセスが困難な場所や複雑な基板設計において完全な架橋を達成することが困難です。そのため、多くの企業がデュアル硬化系の採用へと移行しています。

UV開始と周囲湿度の吸収、または最終的な加熱処理を組み合わせることで、製造業者は複雑な形状への優れた被覆性と同時に、より短い加工時間を実現できます。

硬化メカニズム｜硬化方法｜利点｜制限事項

付加（白金）｜加熱による架橋反応｜生体適合性、収縮率が低い、高温（最大250°C）耐性｜材料コストが高価；硫黄／アミン系汚染物質に対する感度が高い

縮合（錫）｜湿気依存型｜コスト効率が良く、厚さ公差に強く、加工が容易｜酢酸を放出；硬化速度が遅い；耐熱性が低い（200°C未満）

UV光開始重合｜数秒での硬化；エネルギー効率が良い；ライン内自動化加工が可能｜影の影響や不透明領域への制限；光学的に透明な基材が必要

デュアル硬化（UV＋湿気）または（UV＋加熱）｜形状の複雑さへの対応；多成分アセンブリの加工における柔軟性｜配合が複雑；粘度が高くなる；保存期間が短縮

硬化反応速度が影領域の被覆性、硬化深さ、およびSMTラインの生産効率に与える影響

実際の製造現場において、材料の硬化速度は極めて重要です。縮合型硬化システムでは、硬化プロセスが外層から始まり、中心部へと進行します。このため、部品間の間隔が狭い場合や深い凹部がある場合には問題が生じます。特に1mmを超える厚さのコンフォーマルコーティングを用いる場合、これは重大な課題となります。しかし、付加型硬化シリコンは、これとは異なる代替手段を提供します。

これらは、材料のすべての三次元体積内で架橋結合を形成し、10 mmを超える厚さの部品を封止した場合でも、誘電特性および機械的安定性の向上を実現します。生産ラインに関しては、UV硬化システムは確実にサイクルタイムを短縮し、場合によっては30秒未満になることもあります。ただし、設計者がUV光が材料に到達しない「影の領域」を作成してしまう可能性には注意が必要です。湿気を助剤として用いる配合は寸法安定性を向上させることについては異論がありません。一方で、これらのシステムは最適な性能を発揮するために特定の環境条件を必要とするため、プロセス全体を通常15～40％程度遅くするという欠点があります。ただし、白金系配合はこの例外のようです。その2～5分の硬化時間は、ほとんどのリフロー炉のサイクルタイムと完全に整合しています。大多数のユーザーは、当該材料がIPC-CC-830Bで規定された電気的性能要件を満たすだけでなく、多くの場合それを上回ると報告しています。ただし、温度上昇レートには十分注意してください。あまり急激な温度上昇を行うと、気泡の発生が予想され、誰も信頼性が損なわれた湿気バリアを扱いたいとは思いません。

性能要件：液体シリコーンが実世界で保護機能を発揮できるかどうかの試験

熱サイクル試験、湿気耐性、およびIPC-CC-830B規格に基づく絶縁耐力

コーティングに使用されるコンフォーマル・コーティングは、-40 °C～150 °Cという極端な温度サイクルおよび高湿度（相対湿度85％、1,000時間）といった過酷な環境にさらされます。これらのコーティングは、延性を維持し、優れた密着性および絶縁性を有している必要があります。高純度液体シリコーンは、クラスAおよびクラスB用途においてIPC-CC-830B試験要件を上回る絶縁体であり、その絶縁破壊強度は500ボルト／ミル以上、また極端な温度サイクルおよび高湿度環境への暴露後における絶縁抵抗値は10の12乗オーム（Ω）を超えます。液体シリコーンは、銅配線における電気化学的移動およびデンドライト成長を抑制する点でも優れており、過酷な使用環境下における電子機器の信頼性向上に貢献します。

PCB基板との接着性および剥離なしの振動減衰特性

液体シリコーンは、FR-4、ポリイミド、ソルダーマスク、および金属コーティングとの密着性が非常に高く、シリコーン層内部の化合物を、電子機器において最も一般的かつ深刻な現場故障から効果的に保護します。保護用振動封止材としての性能に関しては、シリコーンポリマーが最も優れています。従来の硬質封止材は振動減衰に有効ですが、機械的エネルギーの吸収・散逸率は約50％にとどまります。これに対し、シリコーンポリマーは約90％の機械的エネルギーを吸収・散逸させます。また、その柔軟性により、260℃でのはんだ付けサイクルを何度も繰り返しても、あるいは昇温・降温サイクルを繰り返しても、剥離（デラミネーション）しません。さらに、多くの封止材が化学反応によって銅を腐食させるのとは異なり、シリコーンポリマーは銅を腐食しません。また、ローウェットはんだを含む他の多くの材料のように、残留物も残しません。液体シリコーン vs. 代替コンフォーマルコーティング：スピードとシリコーンの卓越性の融合

高温環境またはリワークに敏感な状況におけるアクリル系、ウレタン系、エポキシ系、およびパリレン系の長所と短所

アクリル、ウレタン、エポキシ、パリレンなどの材料にはそれぞれ長所と短所がありますが、高速かつ高信頼性を要求される電子機器製造の世界では、これらは明らかに不十分です。アクリル樹脂の場合、約125℃で分解が始まり、再作業時に部品から剥離する作業も容易ではなく、塗料およびメチルエチルケトン（MEK）を用いる必要があり、誰も再作業中にこうした薬品を扱いたいとは思いません。ウレタン系コーティングはさらに問題が多く、150℃を超える加熱サイクルを繰り返すと亀裂が生じやすく、また湿気に対しても極めて弱いという欠点があります。エポキシ系は化学薬品に対する耐性に優れている点が特徴ですが、その代償として脆化しやすく、振動によって亀裂が発生し、周囲の部品を損傷させることなくコンポーネント単位での修理が極めて困難になります。そしてパリレンですが、これは気相堆積法による成膜が可能であるという点で一見魅力的に見えますが、この方法は極めて遅く、量産現場の要件をまったく満たしません。

コーティング工程が完了した後、メーカーは狭ピッチ構造物におけるコーティングによる影領域（シャドーエリア）に対処する選択肢が限られています。

液体シリコーンを用いることで、速度・保護性・保守性のすべてが実現されます。

特性：液体シリコーン vs. 代替材料（アクリル／ウレタン／エポキシ／パリレン）

最高使用温度：200°C超／125–180°C

再作業性：除去（熱的または機械的）が溶剤不要であり、再作業が容易。対照的に、代替材料では厳しい化学薬品を要し、基材への損傷リスクがあります。

絶縁破壊強度：≥18 kV／mm／≤15 kV／mm

耐湿性：水吸収率＜0.02％（ASTM D570準拠）／最大3％の吸収率で、腐食を加速させます。

熱衝撃試験中、−55°C～150°Cの温度変化に亀裂を生じることなく耐えられます（熱衝撃耐性に優れています）。その粘度は硬質エポキシ樹脂よりも優れており、振動エネルギーをより効果的に吸収できます。また、急速硬化型配合により、全工程を60秒未満で完了でき、従来のSMTラインにおいて課題となっていたボトルネックを解消します。

よくある質問セクション

速硬化型液体シリコーンとは何ですか？

電子機器製造において、速硬化型液体シリコーンは、硬化時間が極めて短く、耐高温性および優れた電気絶縁性などの顕著な特性を備えた合成材料です。

液体シリコーンは従来の材料と比べてどう異なりますか？

液体シリコーンは、従来の材料と比較して迅速な硬化が可能であり、これにより成形サイクル時間が短縮されます。また、優れた耐熱性および誘電強度により、製品品質が向上します。

液体シリコーンの主な硬化メカニズムは何ですか？

主な硬化メカニズムには、付加反応（アディション）、脱離反応（コンデンセーション）、紫外線（UV）硬化、および二重硬化（デュアル・キュア）があります。それぞれに、硬化速度、信頼性、被覆範囲といった観点での長所と短所があります。

速硬化型液体シリコーンが電子機器製造にもたらす主な利点は何ですか？

速硬化型液体シリコーンは、製造工程のサイクルタイムを短縮し、生産効率を高め、信頼性が設計上の最重要要件となる高品質な最新電子機器の製造を実現します。

液体シリコーンはアクリルやエポキシなどの他のコンフォーマルコーティングと比較して、どのような利点がありますか？

アクリル、エポキシ、ウレタンなどの代替材料と比較して、液体シリコーンは吸湿性が低く、厳しい化学薬品を用いずに再作業が可能であり、優れた耐熱性、優れた絶縁破壊強度、および優れた耐熱性を有しています。