電子産業向けシリコーンゴム加工

By マイク・チェン生産ディレクター | ゴム製造業における12年以上の経験 |LinkedIn

主なポイント

• 電子機器に使用されるシリコーンゴムは、ガスケットやシールについては±0.1mm以内の加工公差が求められ、内部電子部品についてはUL 94 V-0の難燃性規格への適合が求められる。
• サーボモーター制御を備えた高精度シリコーン切断機は、電子部品製造において、毎分最大120枚の切断速度で±0.1mmの送り精度を実現します。
• シリコーンは引裂強度が低いため、機械的なバリ取りは困難です。そのため、バリが0.3mm以下の薄いシリコーン製電子部品には、-100℃～-130℃の極低温バリ取りが推奨される方法です。
• 3段階の洗浄および乾燥工程により、離型剤や微粒子状の汚染物質が除去され、その後、シリコーン製電子部品は組み立てまたは梱包工程に進みます。

簡潔に答えると：電子機器業界向けシリコーンゴムの加工工程には、シリコーンシートを精密に切断してガスケットやシール材に加工する工程、成形されたシリコーン製電子部品のバリ取り、離型剤や微粒子汚染物質を除去するための洗浄、そして所定の物性を実現するための制御された硬化工程が含まれます。電子機器の筐体やシール部品には±0.1mm以内の寸法公差とクリーンルーム環境に適した表面清浄度が求められるため、サーボモーター制御、PLCプログラミング、多段階洗浄システムを備えた自動加工装置が、電子機器グレードのシリコーン製造において標準となっています。

シリコーンゴムは、その熱安定性、電気絶縁性、および環境劣化に対する耐性から、電子機器分野で広く採用されています。主な用途としては、キーパッドメンブレン、コネクタシール、EMIガスケット、ディスプレイベゼルガスケット、バッテリーコンパートメントシール、スイッチやセンサーの保護ブーツなどが挙げられます。電子機器の組み立てには厳しい公差と清浄度基準が求められるため、それぞれの用途において、汎用シリコーン成形とは異なる特別な加工要件が必要となります。

シリコーンゴムはガラス転移温度が-120℃付近であり、他のエラストマーに比べて引裂強度が低いため、その加工にはこれらの物理的特性に合わせた装置とパラメータが必要となります。本稿では、電子製品に使用されるシリコーンゴム部品の主な加工工程（切断、バリ取り、洗浄、品質検証）について解説します。

電子機器におけるシリコーンゴムの用途：加工要件

電子製品におけるシリコーンゴム部品は、加工の複雑さによって3つのカテゴリーに分類されます。ガスケットとシールは通常、厚さ0.5mmから5.0mmのカレンダー加工されたシリコーンシートからダイカットまたはキスカットされます。ASTM D2000ゴム製品の分類では、電子機器用シリコーンガスケットは、一般的に2GE705などのラインコールアウトで指定され、用途に応じた硬度、引張強度、伸びの要件が規定されます。

成形シリコーン部品（キーパッド、ブーツ、カスタム筐体など）は、圧縮成形または液状シリコーンゴム（LSR）射出成形によって製造されます。これらの部品は成形後にバリを除去する必要があり、LSR成形特有の薄いバリは極低温または精密な機械的バリ取りが必要です。3つ目のカテゴリーであるシリコーン封止材およびポッティング材は、液状で塗布され、機械加工なしでその場で硬化します。

電子機器用途における難燃性および環境試験の要件については、UL 94およびIEC 60068が参照される。

電子部品向け精密シリコーン切断

のシリコン切断機厦門興昌佳製のこの機械は、シリコーンシートやロールを電子機器用ガスケットやシールに必要な精密な寸法に加工するために設計されています。サーボモーター駆動とPLCタッチスクリーン制御により、プログラム可能な切断パターン、調整可能な切断深さ、ブレード選択が可能で、シリコーンシート、チューブ、およびカスタム形状の加工に対応します。

電子シリコーン部品の大量生産には、全自動シリコン切断機自動スタッキング機能を備えた連続運転が可能です。主な仕様としては、スライス幅は0から最大まで調整可能、刃長は550mm、スライス厚は0～10mm、スライス速度は毎分最大120枚です。本機は空気圧シリンダーを使用して材料をプレスし、圧力は材料の厚さに合わせて自動的に調整されるため、従来の機器にあった手動スプリング調整は不要です。PLC制御システムは、材料供給、製品計数、スタッキングを監視し、材料不足や満杯状態をアラームで知らせます。

キスカット（シリコン層のみを切断し、剥離ライナーは切断しない方法）は、電子機器筐体に使用される粘着式シリコンガスケットの標準的な切断方法です。サーボモーターによる送り精度±0.1mmは、バッチごとに数千個の部品の寸法精度を維持するために不可欠です。

シリコーンゴム製電子部品のバリ取り

シリコーンの物理的特性は、バリ取りにおいて特有の課題を生み出します。シリコーンゴムは引裂強度が低く柔軟性が高いため、薄い成形バリは機械的摩耗によって破断するのではなく、たわみます。バリの厚さが0.3mm未満のシリコーン電子部品の場合、機械的なバリ取りを行うと、バリとの接合部で基材が破断する恐れがあります。液体窒素を用いた-100℃～-130℃の極低温バリ取りは、シリコーン本体の構造的完全性を維持しながら薄いバリを選択的に脆化するため、表面を損傷することなくバリをきれいに除去できます。

0.3 mmを超える厚いバリを持つシリコーン部品、または単純なパーティングライン形状の場合、柔らかいメディアと低速回転による機械的バリ取りを用いることができる。XCJ-G600 機械式バリ取り機適切なパラメータに調整すれば、直径3mmから100mmの範囲のシリコーン部品を加工できますが、本格的な生産に入る前に、表面品質を確認するために試作バッチを作成することをお勧めします。

電子機器組立用シリコーン部品の洗浄と乾燥

シリコーン電子部品は、成形およびバリ取り後に、離型剤、残留バリ粉塵、および取り扱いによる汚染物質を除去するために洗浄が必要です。離型剤は電子機器の組み立て時に接着を妨げる可能性があり、導電性微粒子汚染は組み立てられたデバイスで短絡を引き起こす可能性があります。ゴム洗浄乾燥機このシステムは、シリコーンゴム、ハードウェア、プラスチック、電子機器筐体向けに特別に設計されており、汚染レベルに応じて自由に組み合わせることができる6段階の洗浄手順を3つのグループに分けて使用します。

クリーンルーム対応が求められる電子機器用途では、再汚染を防ぐため、洗浄プロセスには脱イオン水と非イオン界面活性剤を使用し、その後HEPAフィルターで乾燥させる必要があります。この装置の6段階の洗浄工程では、特定のシリコーン配合に合わせてプログラム可能な、洗浄、すすぎ、乾燥の連続サイクルが可能です。IPC-1601電子アセンブリの取り扱い基準では、清浄度検証には、10倍の倍率での目視検査と、高信頼性電子アセンブリに組み込まれる部品のイオン汚染試験が含まれるべきである。

電子機器向けシリコーンゴム加工における品質管理

品質パラメータは、民生用および産業用電子機器におけるシリコーンゴム部品の一般的な仕様に基づいています。具体的な要件はOEMによって異なります。

シリコーン電子部品の寸法検査では、シリコーンの熱膨張係数を考慮する必要があります。シリコーンの熱膨張係数は、NBRやEPDMの約3～4倍です。25℃で測定した部品の寸法は、Oリングの寸法測定に関するISO 3601で規定されている標準基準温度23℃で測定した寸法よりも最大0.15%大きくなる可能性があります。精密シリコーン電子部品の検査には、温度制御された検査環境が推奨されます。

結論：電子機器グレードシリコーンゴムの統合プロセス

電子機器業界向けシリコーンゴムの加工では、切断、バリ取りから洗浄、品質検証に至るまで、あらゆる段階で高い精度が求められます。シリコーンは引裂強度が低く、熱感受性が高いため、NBR、EPDM、FKMなどのコンパウンドとは異なる装置パラメータが必要となります。サーボモーター制御による自動切断機、バリの薄いシリコーン部品用の極低温バリ取り装置、多段階洗浄システムなどが、電子機器グレードのシリコーン部品の標準的な加工ラインを構成しています。

電子機器用シリコーン市場に参入するメーカーは、本格的な生産を開始する前に、各加工工程を試験バッチで検証し、特にバリの厚さや離型剤除去のための洗浄効果に基づいてバリ取り方法を選択することに注意を払うべきである。