産業用UVプリンタ向け:白反射レジスト×ハイブリッド基板で硬化とメンテを両立する設計
産業用UVプリンタでは、印字品質以上に
稼働率・停止時間(ダウンタイム)・保守性・TCO(Total Cost of Ownership)
が評価指標として強く働きます。
特にUV硬化領域は光と熱の双方のストレスを受けるため、制御・コネクタ側の劣化が先行し、交換作業がTCOに直結するケースが多く見られます。
本記事では、
白反射レジスト(UVR-250K)+ハイブリッド基板(銅+FR-4)
を用いたUV硬化用途向けの基板設計について解説します。
UV硬化用途の課題:光・熱・経年・交換
UV硬化用途では以下が課題になります。
- 紫外線照射による経年劣化
- 熱負荷による材料変質
- コネクタの先行劣化
- 交換作業による停止時間
- 再評価や設定復元の手間
- TCO(Total Cost of Ownership)
UV硬化用途は初期性能より経年性能で製品が選ばれる点が特徴です。
白反射レジスト(UVR-250K)の経年安定性
UVR-250Kは365nm領域で90%以上の反射率を持ち、
UV照射により反射率が100%近傍へ向上する特性を示します。
UV照射2000時間後でも反射率低下や変色は確認されず、
150℃×2000時間の耐熱試験でも変色やクラックはありません。
これは産業用途における硬化ウィンドウの安定性に寄与し、
印字ムラ・硬化ムラ等の経年要因を低減できます。
→ 製品ページ:
https://arrow-sg.co.jp/product/uv-reflective-pcb/
耐UV高反射レジスト UVR-250K 技術データ
| 項目 | 内容 / 試験条件 | 結果 |
|---|---|---|
| 紫外反射率 | 365nm(初期値) | 90%以上 |
| 紫外反射率 | 254nm(初期値) | 80%以上 |
| UV照射後反射率 | 365nm | 初期90% → 暴露後100%近傍 |
| 耐UV変色 | UV照射 2000h | 変色なし/反射率低下なし |
| 耐熱変色 | 150℃ 2000h | 変色なし |
| 耐熱変色 | 300℃ 500h | 変色なし |
| 熱サイクル | -20℃ ⇔150℃ ×5サイクル | 剥がれ・変色なし |
| 鉛筆硬度 | JIS K5600-5-4 | 2H |
| 密着性 | JIS K5600-5-6 | 分類1 |
| 耐溶剤 | IPA 10分浸漬 | 剥がれなし |
| 耐酸性 | H2SO4 10% 30分 | 剥がれなし |
| 耐アルカリ | NaOH 5% 30分 | 剥がれなし |
| 耐はんだ | 260℃ 20sec | 変色なし |
| 耐電圧 | 20µm | 300V 10mA 2sec |
| 耐電圧 | 40µm | 500V 20mA 2sec |
| 低分子シロキサン | D4〜D10 | 検出なし(閾値未満) |
| RoHS2 | 材料照合 | 適合 |
| 塗布方法 | スクリーン印刷 | 可(20µm目安) |
(基板:FR-4 t=1.6mm、Cu18µm、膜厚20µm前後、20mm角)
低分子シロキサンが検出されない点は、レンズ・ヘッド・マスクを有する装置にとって重要で、油膜汚染(スモーク/シロキサン汚染)リスクを低減します。
ハイブリッド基板で硬化側と制御側を分離する
UV硬化領域と制御領域をハイブリッド基板(銅+FR-4)で分割することで、
- UV照射:金属ベース+白反射レジスト
- 制御・信号:FR-4側へ退避
- コネクタ:裏面配置で劣化抑制
が可能になります。
UV硬化側と制御側は寿命差が大きく、
産業用途では片側交換が成立する分割構造が有効です。
→ 製品ページ:
https://arrow-sg.co.jp/product/copper-glass-epoxy-hybrid-pcb/
産業UVプリンタに適する理由
産業用UVプリンタは卓上機と異なり
“壊れたら買い替え”ではなく
“壊れたら交換”が成立します。
評価される指標は
- 稼働率(アップタイム)
- 停止時間(ダウンタイム)
- モジュール交換性
- 評価/設定の復元性
- 経年安定性
- TCO
白反射×ハイブリッド構造は
硬化側の寿命と制御側の寿命の差を吸収し、
交換ユニット化 → TCO低減に繋がります。
新規開発案件との相性
新規産業用UVプリンタの仕様検討では
- 硬化方式(COB/バー/面)
- 波長(365/385/395/405)
- 出力
- 評価方法
- 経年データ
- 交換性
- 試作治具
などが初期段階で固まりにくい領域です。
本構造は方式依存性が低く、
試作→評価→仕様調整の往復に向いています。
まとめ:UV硬化用途は経年と交換性で決まる
白反射×ハイブリッド基板は
- 経年による硬化ウィンドウ維持
- コネクタ劣化の抑制
- 交換ユニット化によるTCO低減
- 方式不明段階での仕様検討に適合
を狙ったアプローチです。
UV硬化用途では初期スペックではなく
経年性能+交換性が意思決定を左右します。
試作・技術相談
UV硬化用途の基板については、
小ロット試作・技術検討・評価治具製作にも対応可能です。
試作・技術相談はこちら
https://arrow-sg.co.jp/proto-contact/

