プリント基板の封止剤はエポキシ以外ではだめ？

質問

プリント基板の樹脂封止は一般的にエポキシが主流ですが、(と認識しているだけかもしれませんが)
比較的高価で、粘度が高め、且つ硬化時間が非常に長いにも拘わらず好まれる理由はなんでしょうか。
二液で手軽に入手・扱えるウレタンやポリエステル系の樹脂は安価で硬化時間が短いですが、
発熱が多いこと、寸法精度が低めだということを許容できるとすれば、エポキシと比較して
デメリットはどのような点があるでしょうか。

回答No.1

ORUKA1951 · ベストアンサー

・ガスバリア性が高い--硫化水素・二酸化硫黄など銅に禁忌なガスに対するバリア性が高い
　　ウレタンやポリエステル系、シリコーン系は劣ります。
・強度が高く耐熱性が大きい
　　ウレタンやポリエステルは熱軟化性樹脂です。
・電気絶縁性が高い
　　シリコーン系はエポキシより高い
・収縮がない
　　これは大きな特徴
・余分な気体を発生しない
・硬化時間が非常に長い
　特にこれが最大の長所です。
　大量に混ぜて、順次作業して入っても硬化しない。
　封止剤はクリープ性がありすから粘度が高くても十分行き渡ります。

　欠点としては、たまにかぶれる人がいる。漆に似た構造がありますから・・

お礼

非常に参考になりました。
細かなポイントを上げるとやはりエポキシに分があるようですね。
欠点と考えた硬化時間の長さも量産においては、確かに大きな長所といえますね。
私の場合、小ロットでの使用を想定していたので、ウレタンやポリエステルでも…
と考えたのですが、『熱で変形する、させられる可能性』、『余分な気体が出ない』
適度に換気すれば室内でも作業可能なエポキシは確かに利用価値がありそうです。
ネックはやはりコストの高さですかね…

回答No.3

tpg0

ANo2です。

失礼しました。

私も勘違いしてました。
プリント基板その物に気を取られてましたが、半導体素子などに使われる「エポキシ樹脂の封止剤」ということですね。

半導体素子に使われる封止剤に必要な特性には、電気的絶縁性・耐熱性の高さは勿論ですが「熱伝導性」の高さも求められます。

熱伝導性が悪いと、半導体素子から発する熱の「放熱効果」が悪くなるからです。

もし、ウレタン樹脂やポリエステル樹脂を封止剤として使った場合は放熱効果が期待出来なくなると考えられます。

何しろ、半導体素子は熱には滅法弱い性質がありますから、熱伝導性の良さも要求されますが、エポキシ樹脂は熱伝導性も他の樹脂に比べたら良い特性も持ってます。

お礼

ご回答ありがとうございます。

なるほど、放熱性も高いのですね。
特に発熱する部品を使用するには有利ですね。

回答No.2

tpg0

こんにちは。

電子機器関連企業に40年間ほど携わってた者です。

しかし、それ以前の1960年頃から電子工作(アマチュア無線機製作)を趣味としてましたので、初期のプリント基板から扱ってます。

当時は、一般的なラジオやテレビなどは真空管時代が続いてましたから、電子部品は金属シャーシーに組み込まれてましたので、プリント基板は初期の「トランジスター・ラジオ」ぐらいにしか使われませんでした。

また、半導体電子工作向けのキットに使われる基板も「ベークライト」が主流の時代でしたが、ベークライトの欠点である「割れ易い」ことで、次第に紙エポキシ基板やガラスエポキシ基板が使われるようになりました。

ベークライトも電気的絶縁性と耐熱性には優れてましたが、薄いプリント基板になると「機械的強度が弱かったのが欠点」でした。

一方、エポキシ樹脂を使った紙エポキシ基板やガラスエポキシ基板は絶縁性・耐熱性に優れてた他に「接着性も強く多層基板に向いたことや機械的強度にも強い」ことで、複雑化し始めた電子回路にはエポキシ基板が用いられるようになりました。

実際、5層基板ぐらいになると、1枚の基板厚は0.3ミリ程度に抑えないとプリント基板全体が厚くなり過ぎるのでベークライト素材で多層基板作成は難しいと思います。

なお、ウレタン樹脂やポリエステル樹脂のプリント基板がないのは「単に耐熱性に劣る」からでしょう。

これは、プリント基板に搭載する電子部品は「ハンダ付け」されてることを考えれば容易に理解出来るはずですが、200℃から300℃の熱にウレタン樹脂やポリエステル樹脂が全く変形せずに耐えられるとは到底考えられません。

従って、現在でも搭載部品点数の少ない単純な電子回路などには安価なベークライト基板を用いることがありますが、複雑化された電子回路の基板には、たとえ高価であってもガラスエポキシ基板の独壇場になっています。

今後、ガラスエポキシ基板以上に優れた絶縁性・耐熱性・接着性・機械的強度を持ち合わせ「更に安価な素材が発明されたらガラスエポキシ基板に代わる」時代が来る可能性はあります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
少し当方の説明が不十分だったかもしれません…
樹脂を使用する部分は基板本体ではなく、アセンブル済みのプリント基板を
保護の目的、または機密上の理由で基板全体をコーティングまたは注型封入する場合の封止剤です。
ですが、非常に興味深いお話で大変参考になりました。
基板に使われない理由が耐熱性のみだとすると、封止剤としては特に問題ないと考えられるでしょうか。