シリコーンフォーム、PUフォーム、PORON：コア材が導電性フォームの性能に及ぼす影響

2. 3つの主要材料の性能比較

コア材が、導電性フォーム機械的ストレス、温度変化、および長期圧縮下でも性能を発揮します。

導電性ファブリックはEMI保護のための電気経路を提供し、フォームコアは安定した接地に必要な接触圧力を維持する。EMI遮蔽フォーム用途によっては、電気的性能と機械的性能の両方を同時に考慮する必要がある。

シリコーンフォーム、PUフォーム、PORONの比較

圧縮回復試験および永久変形試験の方法においては、材料の選定は、初期の柔らかさだけでなく、実際の使用条件に基づいて評価されるべきである。

3. コア材が導電性フォームの性能に与える影響

フォームコアは独立したコンポーネントではありません。導電性ファブリック、接着層、構造設計と連携して、最終的な性能を決定します。導電性フォームガスケット。

3.1 圧縮力への影響

発泡体コアの密度と弾性は、圧縮力に直接影響を与える。

同じ30％圧縮条件下で：

ディスプレイモジュールのシールドなど、極めて低い圧力を必要とする用途では、より柔らかい構造が好まれる。

そのため、超薄型ディスプレイでは、シリコーンフォームの代わりにAIR LOOPのようなソリューションがよく用いられます。シリコーンフォームは優れた耐久性を備えていますが、繊細な部品に過度の圧力をかける可能性があるからです。

AIR LOOPは中空構造を採用することで、信頼性の高い接地性能を維持しながら圧縮力を低減しています。その圧縮力は従来のFOF構造よりも大幅に低いため、圧力に敏感な用途に適しています。

低圧シールド設計の詳細については、こちらをご覧ください。
ディスプレイ遮蔽用低圧導電性フォーム設計

3.2 温度抵抗への影響

耐熱性は、EMI遮蔽フォーム材料。

高温に強い導電性布地は、低温に強い発泡体コアの性能を補うことはできない。

例えば：

• ポリウレタンフォームは、高温に長時間さらされると弾力性を失う可能性があります。
• PORONはより優れた安定性を提供するが、ポリウレタンをベースとした素材であることに変わりはない。
• シリコーンフォームは、はるかに高い温度下でも機械的特性を維持する。

これが、SMT（表面実装技術）における導電性フォームの用途にシリコーンベースのコア材が必要とされる理由です。

SMTリフローはんだ付け中、最高温度は約260℃PUやPORONなどの材料はこの熱処理に耐えることができないが、シリコーンフォームは構造的な完全性を維持できる。

SMTフォーム構造と材料選定の詳細については、以下を参照してください。

SMT導電性フォームガスケット構造ガイド

3.3 長期信頼性への影響

導電性フォームの耐用年数は、圧縮永久歪み性能に大きく左右される。

圧縮永久歪みとは、発泡体を長時間圧縮した後に残る永久変形のことである。

圧縮セットが低いということは、次のことを意味します。

• より安定した接触圧力
• より信頼性の高い接地
• シールド寿命が長くなる

シリコーンフォームは一般的に、特に以下のような環境において、最高の長期安定性を提供します。

• 高温
• 熱サイクル
• 屋外に露出
• 車載エレクトロニクス

これがシリコーンベースの導電性フォームガスケット信頼性が初期費用よりも重要な用途で広く使用されています。

3.4 コストへの影響

発泡体コアは、導電性発泡体の総コストのかなりの部分を占める可能性がある。

標準的なFOF導電性フォームの場合：

• 発泡コアのコストは、通常、材料費全体の約30～50％を占める。

SMT用導電性フォームの場合：

• シリコーンコア材料と導電性PIフィルム構造が、コストのかなりの割合を占めている。

材料選定は常に以下のバランスを取るべきである。

• 必要な信頼性
• 動作環境
• 製品寿命
• 製造工程
• コスト目標

最も安価な発泡コアを選択することで、初期の部品表コストは削減できるかもしれないが、信頼性試験中の故障リスクは増加する。

4. 用途に応じた適切なフォームコアの選び方

用途によって、必要な材料の優先順位は異なる。

用途1：標準的な民生用電子機器

（スマートフォン、タブレット、標準的なノートパソコン）

推奨素材：
PUフォームまたはポロン

なぜ：

• 通常の動作温度は0～50℃です。
• コスト効率は重要です
• 圧縮力が低い方が好ましい

選択のヒント：

製品が85℃などの高温老化試験に合格する必要がある場合は、PUフォームが十分な反発性能を維持できるかどうかを評価してください。

アプリケーション2：高級家電製品

（フラッグシップスマートフォン、ハイエンドノートパソコン）

推奨素材：
PORON

なぜ：

• より高い次元精度
• バッチの一貫性の向上
• 圧縮セットの低下
• より安定したEMI接地性能

PORONはPUフォームよりも高価ですが、高級機器の部品表全体と比較すると、材料費への影響は通常小さいです。

応用例３：車載エレクトロニクス

（EVシステム、BMS、コックピットエレクトロニクス）

推奨素材：
シリコーンフォーム

なぜ：

自動車用電子機器には通常、以下のものが必要です。

• -40℃～125℃の動作温度範囲
• 長寿命
• 耐熱衝撃性
• 安定した機械的性能

PUおよびPORONは、過酷な環境下ではこれらの要件を満たさない可能性がある。

自動車用プリント基板のシールド要件については、以下も参照してください。

自動車用プリント基板のEMIシールドフォームの要件

アプリケーション4：SMTリフロープロセス

推奨素材：
シリコーンフォームまたはシリコーン押出成形品

なぜ：

SMT用導電性フォームは以下の条件を満たさなければならない：

• リフロー時の最高温度は約260℃
• 自動組立工程
• はんだ接合部の長期信頼性

これらの熱要件を満たすことができるのは、シリコンベースのコアのみです。

用途5：ディスプレイおよびスクリーンの遮蔽

推奨素材：

• 特殊構造のPUフォーム
• エアループ中空導電性フォーム

なぜ：

ディスプレイモジュールは圧力に対して非常に敏感です。

過度の圧縮力は、以下のような問題を引き起こす可能性があります。

• 圧力痕を表示する
• ムラ欠陥
• 機械的応力

超薄型ディスプレイの場合、中空の低圧構造は、従来の発泡体コアよりも優れていることが多い。

用途6：屋外通信機器

推奨素材：
シリコーンフォーム

なぜ：

屋外用具には以下の耐性が求められます。

• 紫外線照射
• オゾン
• 湿度
• 温度サイクル

シリコーンフォームは、ポリウレタン系材料よりもはるかに優れた環境耐久性を備えている。

5. 導電性フォームコア材の選定決定ツリー

適切なコア材の選択導電性フォーム実際の適用環境、製造プロセス、および信頼性要件に基づいて決定されるべきである。

万能な「最適な」発泡コアは存在しません。適切な選択は、使用温度、圧縮要件、精度要件、およびコスト目標によって異なります。

ステップ1：製品はSMTリフローはんだ付け工程を経ていますか？

はい → シリコンコアを選択してください

理由：

• リフロー温度は約260℃に達する可能性があります
• PUフォームとPORONはこのプロセスに耐えられない
• シリコーンフォームは構造的な安定性を維持する

典型的な用途：

• SMT導電性フォームガスケット
• PCB接地部品
• 自動組立を必要とする電子モジュール

いいえ → ステップ2へ進む

ステップ2：動作温度は85℃以上ですか？

はい → シリコンフォームを選択してください

理由：

シリコーンは以下を提供します：

• 高温耐性
• より優れた老化性能
• 圧縮セットの低下

代表的な用途：

• 車載エレクトロニクス
• 産業機器
• 屋外通信システム

いいえ → ステップ3へ進む

ステップ3：その用途では、極めて厳密な寸法管理が必要ですか？

はい → PORONを選択してください

推奨される状況：

• 厚さ公差は±0.1mmに近づける必要がある
• 製品の一貫性は非常に重要です
• 高級家電製品が関係している

代表的な用途：

• スマートフォン
• ハイエンドノートパソコン
• 精密EMIシールド部品

いいえ → ステップ4へ進む

ステップ4：コスト感度が主な懸念事項ですか？

はい → PUフォームを選択してください

利点：

• 材料費が最も低い
• 処理が簡単
• 柔軟なカスタマイズ

代表的な用途：

• 一般消費者向け電子機器
• 標準的な接地アプリケーション

いいえ → 精度要件に基づいてPUフォームまたはPORONを選択してください

6. Konlidaの導電性フォームコア材選定経験

Konlidaは、導電性ファブリックや導電性PIフィルムからフォームコア材まで、包括的な材料ソリューションを提供しています。

仕様のみに基づいて材料を選定するのではなく、当社のエンジニアリングチームは以下の点を評価します。

• 圧縮要件
• 温度条件
• 信頼性目標
• 組み立て工程
• 製品寿命

最も適切なものを推奨するEMI遮蔽フォーム解決。

コア材料に関する包括的な能力

事例研究1：不適切な発泡コアが原因でタブレットの接地不良が発生した

ある家電メーカーの顧客は、当初、マザーボードの接地用にPUコアのFOFフォームを使用していた。

その間85℃/85%RHダブル85信頼性テストその結果、反発率が約70%まで低下し、接地抵抗が仕様値を超えてしまった。

Konlida社は、PUコアをPORONに交換することを推奨した。

結果：

• 回復率は約93％に上昇した。
• 接地性能試験に合格
• プロジェクトの遅延リスクは回避された。

教訓：

高性能な導電性ファブリックを使用しても、不適切なフォームコアを補うことはできません。

事例研究2：自動車用BMSのシールド要件

ティア1の自動車部品顧客が要求した要件：

• 動作温度：-40℃～125℃
• 1,000回の熱衝撃サイクル
• 回復率90％以上

ポリウレタンフォームもポロンも、信頼性の要件を満たすことができなかった。

Konlidaのおすすめ：

• シリコンフォームコア
• 金メッキされた導電性PIフィルム構造

1,000回の熱サイクル後：

• 回復率は約92％にとどまった。
• 信頼性試験に合格しました

これはシリコーンベースの導電性フォームガスケット自動車用途には好ましい。

事例研究3：ノートパソコンのディスプレイのEMIシールド

あるノートパソコンメーカーは、従来の導電性フォームがディスプレイモジュールに過度の圧力をかけ、ムラ欠陥を引き起こすのではないかと懸念していた。

Konlida社はAIR LOOPの中空構造を推奨した。

利点：

• 従来のフォームコアは不要
• 超低圧縮力
• 確実な接地を維持する
• ディスプレイの品質を保護します

結果：

• ディスプレイ性能は維持されています
• EMIシールド要件を満たしました

この事例は、重要な設計原則を浮き彫りにしている。

材料の選定は、使用条件に合致していなければなりません。万能な発泡コアは存在せず、用途ごとに最適な発泡コアが必要です。

7. 導電性フォームコア材に関するよくある質問

Q1：PUフォームとPORONは基本的に同じ素材ですか？

答え：

どちらもポリウレタンを主成分とする素材だが、製造工程と内部構造は異なる。

PORONはより制御された微細な細胞構造を採用しており、以下の特長を備えています。

• より良い一貫性
• より高い次元精度
• 反発性能の向上

これは、より高性能なポリウレタンフォームと考えることができ、その分価格も高くなります。

Q2：シリコーンフォームはPUフォームと同じくらい柔らかくできますか？

答え：

一般的には、いいえ。

シリコーンはポリウレタンよりも本来的に硬度が高い。発泡させて密度を下げた後でも、シリコーンフォームは通常、同じ密度のポリウレタンフォームよりも高い圧縮強度を維持する。

ディスプレイの遮蔽など、超低圧用途においては、AIR LOOPの中空構造の方がより良い解決策となる可能性がある。

Q3：SMT用導電性フォームガスケットにシリコンコアが必要なのはなぜですか？

答え：

SMT用導電性フォームは、約260℃のリフローはんだ付け温度に耐えなければならないためである。

ポリウレタンフォームとポーロンは、この温度では軟化したり、溶けたり、あるいはその特性を永久に失ったりします。

シリコーンフォームは高温加工に耐え、機械的信頼性を維持できる。

Q4：エンジニアはどのようにして、サプライヤーから提供される発泡コアの品質を評価できますか？

答え：

最も重要なパラメータは以下のとおりです。

1. 厚さ公差
2. 老化試験前後の回復率
3. 圧縮による永久変形
4. バッチ間の一貫性

信頼できるサプライヤーは、理論上の仕様だけでなく、実際の試験データを提供するべきである。

Q5：PUフォーム、PORON、シリコーンフォームは互いに代替可能ですか？

答え：

標準的なFOF導電性フォーム構造では、サイズや要件に応じて、これらの材料を互換的に使用できる場合がある。

しかし、パフォーマンスは変化するでしょう。

例：

• SMT用導電性フォーム → シリコンコアのみ
• エアループ → 通常は中空構造で、従来の発泡コアは使用されていません
• 高温用途 → シリコーンが望ましい

材料の交換は、常に特定の使用環境に応じて評価されるべきである。

コンリダについて

コンリダ精密技術は、EMIシールド材と熱管理ソリューションを専門とするハイテクメーカーです。

2006年に設立されたKonlidaは、民生用電子機器、車載用電子機器、および産業用途向けの高度な遮蔽材料の研究開発および製造に注力しています。

Konlidaの主な利点

総合的な材料開発能力

Konlidaは、導電性ファブリックや導電性PIフィルムから、フォームコア、完成品まで、統合的な製造能力を提供します。

プロフェッショナルなフォームコアソリューション

• PUフォーム：
  密度オプションは18～50 kg/m³から選択可能
• PORON:
  高精度民生用電子機器向けの安定供給能力
• シリコーンフォームとシリコーン押出成形：
  カスタム硬度、形状、および最高280℃までの耐熱性
• エアループ中空構造：
  ディスプレイのEMIシールドのための超低圧設計

製造能力

• 45,000㎡の生産施設
• 導電性フォーム製造ライン30本
• ロータリーダイカットマシン12台
• 自動成形装置
• クリーンな製造環境
• ISO9001、IATF16949、およびISO13485認証

エンジニアリングサポート

Konlidaが提供するもの：

• 材料選定サポート
• 構造最適化
• プロトタイプの開発
• 信頼性試験
• 量産支援

私たちの目標は、お客様に試行錯誤で様々な材料を繰り返し試していただくことではなく、実際の使用データに基づいた選定推奨を提供することです。

最終的な結論

コア材は、導電性フォームの性能。

• 選ぶPUフォームコスト重視の標準的な用途向け。
• 選ぶPORON精度と一貫性に関する要件を満たすため。
• 選ぶシリコーンフォーム高温環境および高信頼性環境向け。
• 選ぶエアループ構造超低圧ディスプレイの遮蔽用。

適切な発泡体コアを選択することで、安定したEMIシールド性能、確実な接地、そして製品寿命の延長が保証されます。

プロジェクトに最適なEMIシールドフォーム材の選定でお困りですか？Konlidaのエンジニアリングチームにご連絡いただければ、お客様に合わせたソリューションをご提案いたします。