基板ポッティングの材料・工程・設計ガイド【2026年版】

基板のポッティングとは、電子機器の筐体の一部または全体に液状の封止材を充填し、実装基板を包み込むように硬化させる処理です。湿気、汚染物質、振動、衝撃、不正なアクセスから基板を保護できます。材料によっては、放熱経路の確保や電気絶縁にも役立ちます。

ポッティングは、単に基板に樹脂を流し込む作業ではありません。硬化した材料そのものが、機械設計と熱設計の一部になります。硬化収縮、反応熱、気泡、熱膨張、接着不良が新たな故障を引き起こすこともあります。この2026年版ガイドでは、信頼性と保守性を考慮しながら、材料と工程を選定・評価するための要点を解説します。

ポッティング材料の比較#

ポッティングでできること・できないこと#

ポッティングは、導体を結露から隔離し、重い部品を固定し、機械的な荷重を分散させます。熱伝導性を持つ材料なら、筐体までの放熱経路を形成できます。不透明で硬い材料は、回路の解析や改ざんを難しくする効果もあります。

一方、基板の汚れ、放熱器の能力不足、未評価の高電圧レイアウト、定格を超えて動作する部品の問題は解決できません。熱がこもる、漏れが見えなくなる、修理ができなくなるといった弊害もあります。機器全体の保護設計を構成する手段の一つとして考えてください。

エポキシ系ポッティング材#

エポキシは硬化すると硬い塊になり、高い接着力と多くの薬品に対する耐性を示します。フィラーを含む配合では、熱伝導率の向上や熱膨張の抑制が可能です。構造的な支持や改ざん防止を重視する用途に向いています。

ただし、保護に役立つ硬さが、温度変化の際にははんだ接合部、積層セラミックコンデンサ、ガラス封止部、部品パッケージへの負荷になります。大量に充填すると、硬化時の反応熱が部品を損傷させる温度に達する場合もあります。厚い層を形成する場合は、段階的な注型、メーカーが確認した形状、低発熱の材料などを検討します。

ポリウレタン系ポッティング材#

ポリウレタンは、硬いエポキシと柔らかいシリコーンの中間的な選択肢です。柔軟なエラストマーから靱性のある硬質材まで、さまざまな配合があります。耐湿性、耐摩耗性、低温での性能が求められる用途に適する場合があります。

イソシアネートを含む材料は湿気と反応し、気泡や硬化むらを生じることがあります。材料の温度調整、湿度、混合比、空気に触れる時間を管理してください。「ポリウレタン」という分類だけで比較せず、弾性率、硬度、温度特性、電気特性の実測データを確認することが重要です。

シリコーン系ポッティング材#

シリコーンは幅広い温度範囲で柔軟性を維持し、繊細な部品への応力を抑えられます。パワーエレクトロニクス、センサー、温度サイクルの厳しい実装基板などに適しています。柔らかいグレードは、硬質エポキシよりも補修しやすい場合があります。

接着性、引裂強さ、アウトガス、硬化阻害、汚染の影響を評価する必要があります。電子機器用の材料を選び、指定されている場合はプライマーを使用してください。接着力だけでは保持できない柔らかい材料は、筐体の形状でも支える設計が必要です。

ポッティングを含めた放熱設計#

「高熱伝導」と表示された材料を使うだけでは、部品の温度は下がりません。半導体の接合部からパッケージ、ポッティング層、筐体、周囲環境までの熱の経路を評価します。熱抵抗は熱伝導率だけでなく、距離と断面積にも左右されます。高熱伝導材を厚く充填するより、隙間を薄く一定に管理した方が有利な場合もあります。

ポッティングによって部品周辺の空気の流れが減り、別の場所の温度が上がることもあります。完成した筐体で、定常時と過渡時の最悪条件を確認してください。基板を通して熱を逃がす場合は、銅箔面と サーマルビア をポッティング設計と合わせて検討します。

電気絶縁と高電圧への対応#

材料の絶縁破壊強さは、絶縁性能を判断する要素の一つにすぎません。空隙、汚染、導体の鋭い縁、剥離、湿気の侵入経路によって、実際の性能は低下します。ポッティングしたからといって、沿面距離や空間距離を自動的に短くできるわけではありません。適用される製品安全規格と絶縁システムの条件に従って判断します。

必要に応じて、部分放電、絶縁抵抗、耐電圧、難燃性の要求を定めます。使用する封止材、基材、導体形状、硬化条件、使用環境を組み合わせた状態で評価してください。

基板ポッティングの工程#

1. 実装基板を準備・検査する

まず電気検査を完了させます。検証済みの方法で基板を洗浄・乾燥し、樹脂を付着させてはいけないコネクタ、スイッチ、通気口、圧力センサー、テストポイント、取付部をマスキングします。

2. 材料の状態を整える

各材料を指定温度に調整し、解凍・混合の指示を守って、吸湿を防ぎます。ロット、有効期限、保管履歴も確認します。

3. 計量して混合する

メーカーが指定する重量比または体積比で、樹脂と硬化剤を正確に配合します。手作業では容器の壁面に残った材料も混ぜ込み、自動設備では校正済みの装置を使用します。過度にかき混ぜると空気を巻き込むため注意が必要です。

4. 必要に応じて脱泡する

真空脱泡は混入した空気の除去に役立ちますが、圧力と時間を材料に合わせる必要があります。フィラーを多く含む材料や湿気と反応する材料では、メーカー指定の方法に従います。

5. 空気の逃げ道を確保して充填する

低い位置から注ぎ、材料が部品の周囲を徐々に満たすようにします。空気が抜ける流路を確保してください。深い筐体では、段階的な充填が発熱や気泡の抑制に役立つ場合があります。

6. 条件を管理して硬化させる

充填した材料全体が、規定の時間・温度条件を満たすようにします。表面が温まっていても、内部まで硬化したとは限りません。取り扱いに必要な強度が得られるまでは、動かさないようにします。

7. 仕上がりを確認して再検査する

充填高さ、マスキングの境界、表面の欠陥、硬度、硬化状態を確認します。ポッティング後に機能試験、絶縁試験、製品固有の試験を再度実施します。

ポッティングを前提とした筐体設計#

• 充填口と空気の逃げ道を明確に設けます。
• ケーブル出口やねじ穴から材料が漏れないよう、堰やシールを設けます。
• 背の高い部品の周囲や下にも材料が回り込み、空隙が残らないようにします。
• 保守用コネクタや調整箇所は充填面より上に配置します。
• 衝撃、輸送、取付部の荷重を評価する際は、封止材の重量も含めます。
• 樹脂製または金属製の筐体との接着性と熱膨張差を確認します。
• 充填質量または充填高さの基準値と許容差を定めます。

ポッティングとコンフォーマルコーティングの違い#

局所的な 基板用接着剤の使用や部品の補強固定 だけで対応できる場合もあります。環境から全面的に保護する必要がなく、機械的な支持が目的であれば、まず検討したい方法です。

よくあるポッティング不良#

空隙・気泡

混合時に空気を巻き込んだり、部品の下に空気が残ったりします。混合方法、脱泡、予熱、充填経路を見直します。

クラック・剥離

熱膨張差、接着不良、大きな硬化収縮、汚染によって封止材が剥がれ、湿気の侵入経路が生まれることがあります。

硬化不良

混合比の誤り、湿気、期限切れの材料、硬化時間の不足により、柔らかい部分やべたつく部分が残り、電気的な信頼性も損なわれます。

部品の損傷

硬化時の発熱や収縮、弾性率の高い材料によって、部品にクラックが入ったり、はんだ接合部に応力がかかったりします。

動作時の過熱

材料の熱伝導率が良好でも、空気の流れがなくなったり熱の経路が長くなったりすると、部品温度が上がることがあります。

信頼性評価と量産管理#

製品の要求に応じて、代表的な実装基板で温度サイクル、湿度、衝撃、振動、電気的ストレス、薬品への暴露を評価します。開発用サンプルを断面観察すると、見えない空隙や材料の回り込みを確認できます。高電圧製品では部分放電や絶縁の経時劣化も検討します。量産では、材料ロット、混合比、充填質量、硬化履歴を記録します。

IPCは、 電子機器の設計・基板製造・実装に関する規格を公開しています。製品の責任者は、用途に合う最新版の文書と受入基準を選定してください。ポッティングの検討をご希望の場合は、 筐体図面、材料データ、熱負荷、使用環境の仕様をPCBPitにお送りください。

よくあるご質問#

基板のポッティングには、どの材料が最適ですか？

すべての用途に最適な材料はありません。剛性や保護性能を重視するならエポキシ、靱性と柔軟性のバランスならポリウレタン、低応力や温度サイクルへの追従性ならシリコーンが候補になります。

ポッティングすれば基板は防水になりますか？

高い防湿効果は期待できますが、空隙、接着不良、ケーブルとの境界、透湿などによって水分が侵入する可能性は残ります。防水性能は筐体全体で試験する必要があります。

ポッティング済みの電子機器は修理できますか？

できる場合もありますが、硬い材料では除去の際に部品などを壊すことが少なくありません。保守が必要なら、使用環境が許す範囲で、除去可能なゲル、局所的な保護、コンフォーマルコーティングを検討します。

ポッティングすると電子機器の温度は上がりますか？

上がることがあります。空気の循環がなくなり、熱の経路も変わるためです。熱伝導性のある材料でも、発熱部品と放熱面を有効につなげなければ、冷却改善にはつながりません。

ポッティング材に気泡ができるのはなぜですか？

混合時の空気の巻き込み、湿気との反応、部品下に残った空気、逃げ道を確保しないまま速く充填することなどが主な原因です。