PCB オーバーモールディング サービス: 自動車および医療グレードのハウジングの製造

PCB オーバーモールドは、パッケージングへの新しいアプローチを生み出し、自動車および医療機器のパッケージングで既存の方法では対処できない信頼性の問題を解決できるようにします。

あなたの車のセンサーは 30,000 キロメートル後にオイルの浸出が原因で故障しますか?携帯用医療機器のケースの隙間は滅菌デッドゾーンですか?

従来のケーシング ソリューションでは隠れたコストが発生し、信頼性が低下し、継続的なメンテナンスが必要になります。このソリューションには、既存のパッケージング方法を完全に変える必要があります。

主な回答のまとめ

重要なポイント

• ネジとケーシングを放棄します。

高い振動と継続的な洗浄の必要性の両方に直面する状況で物理的隔離を達成する唯一の効果的な方法は、組織が PCB オーバーモールド技術を利用することを必要とします。

• 医療材料の選択基準:

医療分野ではインプラント用の PCB ポッティング サービスが使用されており、オーバーモールド PCB は複数回の外部滅菌を必要とする機器の必須コンポーネントとして機能します。

• 総所有コスト:

JS Precision では、包括的なオーバーモールディング サービスを通じて、完全な組み立ておよび再加工のコストを 30% 以上削減できます。

PCB オーバーモールディングに JS Precision を信頼する理由

適切なオーバーモールディング パートナーの選択は、製品の信頼性と市場競争力に直接影響します。

PCB オーバーモールディングにおける 20 年の経験を持つ JS Precision は、安定した信頼性の高いサポートを提供し、世界中で 200 を超える自動車および医療のクライアントにサービスを提供し、500 を超えるカスタマイズされたプロジェクトを完了して、お客様の協力リスクの軽減を支援します。

当社の生産プロセスは厳格に遵守されています。 ISO 13485:2016 医療品質マネジメントシステムこれにより、受け取るすべての製品が高い業界基準を満たし、品質に問題が発生しないことが保証されます。

JS Precision のオーバーモールディング サービスは、L3 自動運転ミリ波レーダーによるパッケージングの問題に対する的確なソリューションを提供します。これらの問題には、従来のネジ固定が引き起こすアンテナの歪みや過度の測距偏差が含まれます。

低圧成形プロセスにより、2.5 メートルで始まり 0.3 メートルで終わる範囲の偏差の減少が実現します。 1000 時間の塩水噴霧試験プロセスにより、漏れの問題に対する完全な保護が保証されます。

当社のカスタマイズされたオーバーモールディング PCB により、医療機器企業はUSP クラス VI 認証を取得できるようになり、国際的なビジネス チャンスを追求しながら自社の製品をヨーロッパやアメリカの市場に参入できるようになります。

JS Precision Class 7 クリーンルーム環境とその完全自動射出成形機により、製品のニーズに合わせて 0.1 mm の精度制御を実現できます。

DFM 解析と金型設計から量産納品に至る当社の包括的なサービスにより、サプライ チェーンの接続を減らしながら、納期を 3 ～ 5 日短縮し、時間経費を節約できます。

当社は、自動車エレクトロニクスの耐振動性のニーズと医療機器の無菌性要件の両方に対応するカスタマイズされたソリューションを提供し、製品の市場性を高めながら総所有コストを削減するのに役立ちます。

PCB パッケージの信頼性、精度、または認証の問題で悩んでいる場合は、当社のエンジニアに連絡して要件を提出し、無料の DFM 製造可能性分析を受けて、カスタマイズされたソリューションを実現してください。

自動車および医療用ハウジングに PCB オーバーモールディングを使用する理由

PCB オーバーモールドのプロセスでは、熱可塑性または熱硬化性ポリマー材料を使用して、回路基板を保護する中断のない単一の保護筐体を作成します。

このシステムは、振動や液体の流出を引き起こす物理的な接続を排除するため、従来のネジ留め方法よりも優れた保護を提供します。

このシステムにより、メンテナンスの必要性と機器の交換費用を最小限に抑えながら、機器が極端な条件下でも長期間にわたって確実に機能することが可能になります。

車載用NVH性能：ネジの緩みと共振をなくす

自動車の動作では、10 ～ 2000Hz の広い周波数範囲の振動が発生します。従来のネジ接続システムは、500 時間後に予荷重強度が 40% 失われるため、機器が故障しやすくなります。

低圧成形PCB オーバーモールドの主な方法として機能します。構造全体を通じてすべての振動を停止するダンピング システムを作成することで、PCB とコネクタ テールの両方を保護します。

このプロセスにより、車とその環境との接触時にすべての高周波振動を吸収する完全な保護システムが確立されます。

医療機器の徹底した洗浄: 表面の無菌化を実現

医療機器は非常に高い滅菌性を必要とし、ケーシングの継ぎ目には滑らかな表面よりも細菌の残留量がはるかに多くなります。

オーバーモールド射出成形により、継ぎ目のない表面粗さ Ra < 0.8μm のケーシングが製造されます。これにより、材料は滅菌基準を維持しながら 134℃ オートクレーブでの複数回の滅菌サイクルに耐えることができます。

図 1: 透明なモールド内に配置された緑色の PCB の拡大図。ワイヤがそのコンポーネントに挿入されており、PCB オーバーモールディングのセットアップを示しています。

PCB ポッティング サービス vs オーバーモールディング: 医療グレードとは何ですか?

医療業界では、PCB ポッティング サービスにエラストマー ポッティング コンパウンドを使用しています。これは、これらの材料がインプラント内の圧力を制御するためです。

医療業界では、医療グレードのオーバーモールディングを使用して、薄くて軽量の熱可塑性プラスチックケーシングを作成しています。 2 つの材料は、一方が体内インプラントとして機能し、もう一方が体外デバイスとして機能するため、用途が異なります。

PCB ポッティング: インプラントの応力緩衝

弾性率が 5MPa 未満のシリコンベースの PCB ポッティング サービスは、ペースメーカーのはんだ接合部を 0.1 ～ 10Hz の周期的な圧力から保護する身体保護システムとして機能します。当社が使用するすべてのポッティングコンパウンドは USP クラス VI 認定を受けており、人の安全を保証します。

埋め込まれた PCB には、はんだ接合部を損傷から保護しながら体の動きを吸収する「柔らかくクッション性のあるスポンジ」のように機能する保護コーティングが必要です。

オーバーモールディング: 繰り返し滅菌される外部デバイスに使用されます。

外科用ハンドピースやその他の外部機器は、1000 回を超える滅菌サイクルに耐える必要があります。オーバーモールド射出成形ショア D 表面硬度が 65 を超えるPP または COC 素材を使用して、傷がつきにくい表面を作成し、消毒剤を吸収せず、表面を長期間清潔に保ちます。

医療グレードのオーバーモールディング材料の比較

医療機器に PCB ポッティング サービスを選択するか、オーバーモールド PCB を選択するか迷っていますか?材料選択のリスクを軽減するための無料の選択アドバイスについては、お問い合わせください。

医療グレードのオーバーモールド射出成形にはどのような生体適合性認証が必要ですか?

医療グレードのオーバーモールド射出成形品は、細胞毒性、感作、血液適合性に関する ISO 10993-4/-5/-10 テスト、および ISO 10993-1:2021 規格に準拠した USP クラス VI 121°C 抽出テストに合格する必要があります。生産環境はISO 14644-1 クラス 7 クリーンルーム基準を満たしている必要があります。

クリーンルームでの生産と材料の安全性

医療グレードのオーバーモールド射出成形は、汚染を避けるためにクラス 7 クリーンルーム(立方メートルあたり 0.5μm を超える粒子 352,000 個未満)で製造する必要があります。

このプロセスで使用される材料は、急性全身毒性を生じないため、人間が消費しても安全であることを証明する USP クラス VI 認証を取得する必要があります。

滅菌耐性: オートクレーブ滅菌およびガンマ線耐性

医療機器は繰り返し滅菌する必要があります。カプセル化されたオーバーモールド PCB 134°C、2 bar の蒸気、または 25 ～ 50 kGy のガンマ線照射を 100 サイクル繰り返しても、黄ばみや亀裂が生じることなく耐える必要があります。当社で一般的に使用されている PP および COC 材料は、この要件を容易に満たします。

超小型化パッケージング: ハンドヘルドおよび埋め込み型デバイス

ハンドヘルドおよび小型の埋め込み型デバイスの設計では、全体の壁の厚さが 1.5 mm を超えないようにする必要がありますが、内部空間を正常に充填するには、注入プロセスで 2000 bar を超える圧力レベルに達する必要があります。

この金型を効果的に動作させるには、ホット ランナー システムとニードル バルブ シーケンス システムの両方が必要です。当社の技術チームはこれを正確に実現し、デバイスをより小型で持ち運びやすいものにします。

図 2: 生物学的影響、接触の性質、持続期間に基づいて医療機器を分類し、認証に必要な生体適合性基準の概要を示した詳細な表。

低圧成形は車の液体やコールドスタートに耐えることができますか?

低圧成形ではポリアミドまたはポリオレフィン材料を使用して分子レベルの化学結合を形成します。 金属インサートこれにより、-40°C のコールドスタート下でもシールを維持しながら、トランスミッション液、ブレーキ液、および氷結防止塩の浸透に耐える材料が可能になります。

従来のシールの故障モード

トランスミッション液を使用すると、従来の NBR ゴムシールは 15% ～ 25% 膨張し、その結果硬度が 30% 低下し、最終的に長時間の使用中に漏れの問題が発生します。

当社のオーバーモールディング サービスでは、非極性ポリアミド素材を使用しており、24 時間の浸漬体積変化が最大 0.5% 未満であり、信頼性の高いシール性能を提供します。

ゼロ浸透チャネルの達成

低圧成形では、5 ～ 30 bar の射出圧力範囲が使用され、PCB コンポーネントとリードの間の 0.2 mm の隙間に材料を浸透させるには、500 Pa・s 未満の溶融粘度が必要です。

硬化プロセス後、材料は分子レベルのバリアを形成し、0.01 g/m2/日未満の水蒸気透過率で油や水蒸気が空間に侵入するのを防ぎます。

簡単に言うと、油や水蒸気がいかなる隙間にも侵入できない「シームレスポリマー防水レインコート」をPCBに貼り付けるようなものです。

自動車の耐液性試験データ比較表

オーバーモールディングサービスを通じて自動車エレクトロニクスの欠陥ゼロ製造を達成するにはどうすればよいですか?

車両に使用される電子機器は、信頼性に関して非常に高い基準を満たしている必要があります。

オーバーモールディングサービスは、標準化された生産システムと正確なプロセス制御を通じて自動車エレクトロニクスの欠陥ゼロ納品を実現し、欠陥が 10 ppm 未満になるため、顧客の手戻り費用の節約に役立ちます。

IATF 16949準拠の製造システム

当社の生産ラインはPFMEA 手法と管理計画を使用しているため、IATF 16949 の要件に従って稼働しています。このシステムは、摂氏 1 度以内の温度制御や 0.5 バール以内の圧力制御など、射出成形プロセスのパラメータを記録および追跡します。

センサーとECUの実装構造を強化

オーバーモールドプロセスにより、PCB とコネクタ端子の両方が完全に保護され、引き抜き強度が 5kgf から 30kgf に増加し、コンポーネントは 50g の機械的衝撃に耐えることができ、コネクタの脱落や損傷の原因となる自動車の振動や衝撃から保護します。

高周波振動および熱サイクル疲労に対する耐性

オーバーモールディング PCB はISO 16750 規格に従ってテストを受け、-40℃ ～ 125℃ の間で 500 回の熱サイクルを行っても層間剥離亀裂が発生しないことが実証されました。

PCB とケースの間の熱膨張の差を吸収し、封止の失敗を回避するために、低弾性率の材料 (TPU など) を選択しました。

ADAS 用のオーバーモールド PCB: Lidar の照準を常に維持するにはどうすればよいですか?

0.2% ～ 0.5% の収縮を補償する低収縮金型設計とガラス繊維強化の使用により、オーバーモールディング PCB の平坦度制御を 0.1 mm 以内で実現し、LiDAR が 100 メートルの距離で ADAS 要件を満たす測距精度を維持できるようになりました。

0.1mmの変形がLiDARに与える影響

LiDAR 光学レンズの取り付け面は 0.1 mm の傾きを維持する必要があります。これにより、100 メートルで 0.5 メートルのスポット オフセットが発生し、車線認識の失敗とその後の誤ったブレーキが発生するためです。したがって、PCB のオーバーモールドでは、反り変形を制御するための厳格な要件を確立する必要があります。

低収縮材料と金型補正設計

測定によれば、非晶質材料の収縮率は 0.5% ～ 0.7% ですが、半結晶材料の収縮率は 1.5% ～ 2.0% に達します。当社システムの 3D 金型キャビティは、測定された収縮率を補正に使用し、製品の反りを防ぐために 0.2° の抜き勾配を追加します。

オーバーモールド PCB の平坦度を 0.1mm 以内に制御する必要がありますか?図面を提出して見積もりを取得し、ワンストップのオーバーモールド サービスをお楽しみください。

図 3: 自動車の構造に統合されたさまざまな自動車用電子制御ユニットとそれに対応する PCB を示す説明図。ADAS およびその他の自動車システムにおけるオーバーモールディングの適用を強調しています。

オーバーモールディング部品の金型設計における一般的なエンジニアリング上の失敗と予防策は何ですか?

オーバーモールディング部品の品質は、金型設計を通じて最初に評価され、評価の最初の基準が作成されます。金型の故障には主に 3 つのタイプがあり、オーバーフローの問題、気孔率の問題、インサート コンポーネントの位置がずれています。

DFM ステージは、3 つの特定のプロセスを通じて欠陥の 90% を防止できます。このプロセスには、精密な金型閉鎖、通気溝の設計、および条件を満たす金型内位置決めピラーが含まれます。 ASTM D3641-21 金型設計基準。

オーバーフロー制御: 精密金型パーティングライン

オーバーモールドの厚みが0.05mmを超えると組立作業ができなくなります。当社のオーバーモールディング サービスでは、オーバーフローを効果的に制御するために、金型鋼の硬度 HRC 52 以上、パーティング表面の平坦度 < 0.01 mm、射出保持圧力切り替えポイントの精度 0.1 秒が必要です。

多孔性の除去: 通気とプロセスパラメータの最適化

多孔性により絶縁耐力が 30% 低下する可能性があります。当社では、キャビティの 95% の低速充填と高速スタンピングを組み合わせた段階的射出成形を使用し、幅 0.02 mm の通気溝を使用して残留ガスを 0.1% 以下に削減し、気孔を完全に排除します。

インサートの位置決め：射出ズレの防止

射出圧力により、厚さ 0.2mm の PCB が 0.1mm 以上曲がる可能性があり、その結果、インサート コンポーネントの位置がずれることがあります。当社の金型設計には、PCB に位置決め穴を事前に開けるのに使用する直径 1.0 mm の支柱が含まれており、正確な位置決めを実現するために位置決めピンのクリアランスを 0.005 ～ 0.01 mm に設定しています。

ケーススタディ：自動運転ミリ波レーダーアンテナモジュールカプセル化プロジェクト

L3 レベルの 77GHz ミリ波レーダーで知られる自動運転会社は、レーダーのカプセル化プロセスの問題により、量産展開中に困難に直面しました。この問題は、JS Precision のオーバーモールディング サービスを通じて最終的に正常に解決されました。

直面した課題:

お客様は当初、ケーシングを固定するためにネジを使用していました。組み立て公差により 0.12 mm の歪みが発生し、アンテナ面に影響を及ぼし、150 メートルで 2.5 メートルの距離誤差が発生し、誤ったブレーキが発生し、システムは自動車グレードのテスト要件を満たしていませんでした。

ケーシングのギャップにより、熱サイクルにより除氷剤の塩が浸透し、その結果、供給ラインの腐食が発生し、性能が 4dB 低下しました。製品の歩留まりは75%に達しましたが、5つの組立工程で過度の手作業が必要となり、生産効率が低かったのです。

解決：

JS Precision はクライアントにワンストップのオーバーモールディング サービスを提供し、クライアントの問題点に対処するカスタマイズされたソリューションを開発しました。

レーダー PCB とアンテナ フィード ライン領域の作成に使用した低圧射出成形システムにより、すべてのアセンブリ公差とケーシング ギャップが完全に取り除かれました。

選択された低誘電率ポリオレフィン素材 (Dk=3.0、1MHz) は、信号干渉を低減して正確なレーダー検出を維持しながら、優れた絶縁特性を提供します。

このシステムは、PCB オーバーモールド部品が高温高圧条件による損傷を受けるのを防ぐために、金型温度を 90℃ に保ちながら射出圧力を 20 bar に維持しました。

私たちの金型設計射出成形時の PCB の曲がりや変形を防ぐため、直径 0.6 mm の PCB サポート ピラーが 8 本含まれています。

3D キャビティ補正を使用して材料の収縮率 (0.4%) を補正し、完成品の標準平面度要件を達成するために 0.2° の抜き勾配を追加しました。

コーティングの厚さは1.2mm±0.05mmに厳密に管理されており、レーダー信号の伝送に影響を与えることなくシール性能を確保しています。生産プロセスの最適化により、組み立てステップの数が 5 から 1 に減り、生産効率が大幅に向上しました。

最終結果:

テストの結果、アンテナの反りは 0.03 mm に達し、150 メートルの範囲テストでは測定誤差が 0.3 メートルで、自動車グレードの基準を満たしていることがわかりました。

試験の結果、 1000時間の塩水噴霧試験と2000時間の熱衝撃試験の後でも製品の漏れがないことがわかりました。フィーダの挿入損失性能は -5.1dB の値に改善されました。製品収率は 99.8% の増加に達しました。

組み立てプロセスが簡素化された結果、各ユニットの組み立て時間が 12 分から 3 分に短縮され、人件費が 40% 減少し、全体のユニット費用が 18% 減少しました。その結果、顧客は年間約 500,000 ドルを節約することができました。

製造プロセスでは、製品の配送に以前は 25 日かかっていましたが、現在は 18 日かかります。

お使いの機器が同様のパッケージングの課題に直面している場合は、3D モデルを送信して無料の DFM 解析を受け、解決策をすぐに見つけて生産コストを削減してください。

よくある質問

Q1: PCB オーバーモールドの最小注文数量はいくらですか?

テストのニーズには最低 10 個の注文で十分です。大量生産の場合は、金型コストをより適切に配分し、生産単価を下げるために、1000 個/年以上をお勧めします。

Q2: 低圧成形でカバーできる PCB コンポーネントの厚さはどれくらいですか?

低圧成形では、最小肉厚 0.8 mm で厚さ 15 mm までのコンポーネントをカバーでき、ほとんどの自動車および医療用電子機器および小型設計アプリケーションの要件を満たします。

Q3: オーバーモールドされた PCB を再加工できますか?

理論的には、材料を熱で軟化させることで再加工できますが、そのプロセスは複雑でコストがかかるため、一般に再加工は不可能と考えられています。製造中に厳格な品質管理を行うことをお勧めします。

Q4: 医療グレードのオーバーモールディング材料には固有の抗菌特性がありますか?

PP や COC などの基本的な医療グレードの材料には抗菌特性がありません。銀/亜鉛イオン抗菌剤を追加して、医療の無菌要件を満たすことができます。

Q5: 自動車グレードのオーバーモールドはディーゼルやガソリンに耐えられますか?

通常のポリアミド素材は耐燃料性がありません。燃料関連機器には、長期間の燃料腐食に耐えるフッ素樹脂（PVDFなど）を使用しています。

Q6: オーバーモールドの金型コストの目安はどれくらいですか?

金型のコストは 20,000 ドルから 80,000 ドルの範囲であり、主にキャビティの数、コアの引き上げ機構、およびホット ランナー システムによって異なります。構造が複雑になるとコストが高くなります。

Q7: カプセル化できる最小の PCB サイズはどれくらいですか?

最小 2mm x 2mm のマイクロ PCB から最大 500mm x 500mm の大型 PCB まで、幅広いサイズのカプセル化が可能です。特定のニーズに合わせて特定のサイズを調整できます。

Q8: JS Precision は、PCB アセンブリとオーバーモールディングの両方のサービスを同時に提供できますか?

当社は、PCB アセンブリとオーバーモールディングの両方に完全なサービスを提供し、サプライ チェーンの業務を合理化し、経費を削減し、3 ～ 5 日の迅速な納品を可能にします。

まとめ

自動車産業や医療産業では、標準的なネジやポッティング方法よりも高度なソリューションが必要です。これらの方法では、重要な振動と流体の制御、無菌性と精度の基準を実現できないためです。

PCB オーバーモールディング、特に低圧モールディング技術は、高精度を維持しながら分子レベルでシールし、振動や腐食に耐えるため、永続的な保護を提供します。

JS Precision のオーバーモールディング サービスを利用すると、自動車業界と医療業界の両方の要件を満たす製品を入手できます。当社のワンストップサービスにより、組み立ての手戻りコストが 30% 以上削減され、リードタイムが短縮されます。

当社のエンジニアリングチームがあなたを招待します3D モデルを送信してくださいおよび動作仕様を確認できるため、無料の DFM 分析とカスタマイズされた材料の提案を提供できます。

試作から量産までを包括的にサポートし、総所有コストの削減と競争力の向上を支援します。