8 一般的な PCB 表面仕上げ: 正しいものを選択する方法?

PCB 表面仕上げは、回路基板の露出した銅配線およびパッドに適用されるコーティングまたは処理です。. PCB の機能と寿命において重要な役割を果たします。. このガイドでは概要を説明します 8 主な PCB 表面仕上げとその利点, 制限と用途. 加えて, 基板に適切な PCB 表面処理を選択するための重要な考慮事項をリストします。. 読みましょう.

PCB 表面仕上げが必要な理由?

PCB 表面仕上げの適用 PCB製造 性能を低下させる酸化や環境汚染物質から銅トレースを保護するために重要です. これらの PCB 表面仕上げは湿気から保護します, ほこり, 化学薬品, そして極端な気温, の浸透と腐食を防ぎます。 PCB材料. また、組み立て時の効果的なはんだ付けや接着にも役立ちます。, 熱伝導性と電気伝導性を高めて回路効率を向上. 適切な仕上げにより摩耗が軽減され、PCB の寿命が延びます。, 変色の蓄積を防ぐ, ショートを引き起こす可能性のある樹状突起の発達に抵抗します. 全体, 表面仕上げは製造と機能の両方において不可欠です, はんだ付け性の維持, 環境へのダメージを制限する, 特定の用途向けにスムーズな製造を保証します.

8 PCB 表面仕上げの種類

1. HASL

熱風はんだレベリング (HASL) 低コストではんだ付けが可能なため、最も一般的な PCB 表面仕上げの 1 つです. HASL プロセスには、PCB を液体はんだに浸すことが含まれます。, 次に熱風ナイフを使用して表面を平らにします. 安価で入手しやすいものでありながら、, HASL にはいくつかの制限があります. 不均一な地形により、小さな問題が発生する可能性があります。 表面実装部品 下 0805 パッケージサイズまたはファインピッチBGA(ボールグリッドアレイ). 高密度相互接続ボードではパッド間のブリッジもリスクとなります. さらに, 標準の錫鉛 HASL には鉛が含まれています, したがって、RoHS規制に準拠していません. 鉛フリー HASL はオプションですが、コストが高くなります.

主にスルーホール部品または大きな表面実装を備えた基板用, HASL は依然として優れた経済的な選択肢です. 超微細ピッチのコンポーネントを備えたボードにも対応, 密なルーティング, および鉛フリー要件, 他の仕上げの方が望ましい場合もあります.

2. 鉛フリーHASL

鉛フリー熱風はんだレベリング (HASL) 錫銅を使用, 錫ニッケル, 標準の錫-鉛はんだではなく、錫-銅-ニッケル合金. これにより、経済的な RoHS 準拠のオプションになります。. しかしながら, 従来のHASLと同様, 依然として不均一な地形に悩まされており、小さな表面実装では問題が発生する可能性があります.

高密度ファインピッチ部品を搭載した基板向け, コストは若干高くなりますが、浸漬コーティングの方が良い選択になる可能性があります。. 浸漬仕上げによる均一な成膜は、小さなチップ部品やボールグリッドアレイを備えた基板上のブリッジングやその他の欠陥を防ぐのに役立ちます。.

一般に, 鉛フリー HASL は、法規制への準拠とコスト効率の高いはんだ付け性を提供します. ただし、パッケージ サイズが小さい、またはフィーチャ サイズが微細な特定のアプリケーションでは、浸漬仕上げによる表面の均一性の向上によるメリットが得られる場合があります。.

3. 同意する

ニッケル上の無電解金 (同意する) 薄い金層で覆われたニッケルメッキ層で構成されるPCB表面処理です. この組み合わせにより、耐久性が向上します。, 耐食性仕上げにより、何年にもわたって保存寿命が延長されます.

浸漬蒸着プロセスにより、均一で平坦な表面が得られ、基板に適しています。 ファインピッチ コンポーネント, BGA, 小型チップパッケージ. ENIG はワイヤボンディングも可能にします. しかしながら, 他の仕上げに比べて高価です.

ENIG で注意すべき潜在的な問題は、BGA パッケージの下の黒いパッドの形成と、はんだマスクの積極的なエッチングです。, より大きなマスクダムが必要になる可能性があります. 完全にソルダーマスクが定義された BGA もこの仕上げでは避けるべきです.

4. ENEPIG

無電解ニッケル 無電解パラジウム浸漬金 (ENEPIG) 1990年代に初めて導入された多層PCB表面仕上げです。. 連続したニッケルメッキで構成されています。, パラジウム, そして金. 当初はパラジウムの価格が高かったため広く採用されませんでしたが、, エネピグは近年再び注目を集めています.

この仕上げは、ENIG やイマージョンシルバーなどの仕上げに匹敵するはんだ付け性を提供します。, 優れた耐食性と長期間の保存寿命を備えています。 12 月. 均一な金属蒸着により、高密度コンポーネントと微細なフィーチャ サイズを備えた基板に最適な平坦な表面仕上げが得られます。. ENEPIGはワイヤーボンディングも可能.

潜在的な欠点としては、他の一般的な仕上げに比べてコストが依然として高いことと、再加工性が制限されていることです。. 製造プロセスとの適合性も考慮が必要. しかしながら, 保存期間が必要なボード用, 接着性, はんだ付け性, ENEPIG はコスト割増にもかかわらず検討に値するかもしれない.

5. ハードゴールド

硬質金メッキは最も耐久性のある PCB 仕上げの 1 つです, 一般的な厚さは 30-50 上に堆積された金のマイクロインチ 100 ニッケルのマイクロインチ. コネクタなどの嵌合サイクルが頻繁に行われるコンポーネントに優れた耐摩耗性を提供します。. しかしながら, ハードゴールドは最も高価な仕上げのひとつでもあります.

はんだ付け能力が限られているため, 硬質金ははんだ接合部にあまり使用されません. 一般的なアプリケーションにはエッジ コネクタが含まれます, バッテリーの接点, プロトタイプボード上のテストポイント. コストが高いにもかかわらず、硬度と寿命がこれらのユースケースに適しています。.

硬質金メッキの利点は機能寿命が長いことです。, 鉛フリー互換性, 耐食性. 欠点としては、価格が高いこと、バスのメッキなどの追加の処理手順が必要になることが多いことが挙げられます。.

6. イマージョンシルバー

イマージョンシルバーは鉛フリーの PCB 仕上げであり、錫ベースの仕上げのように銅を酸化しません。. まだ, 空気にさらされると変色することがよくあります. はんだ付け性を保つために, 浸漬銀 PCB は保護パッケージが必要であり、保存寿命が短くなります。 6-12 月. 梱包から取り出したら, ボードは仕上げが劣化する前に 1 日以内にはんだ付けを行う必要があります。.

浸漬蒸着プロセスにより、ファインピッチコンポーネントまたはボールグリッドアレイを備えた基板に優れた表面平坦性が得られます。. イマージョンシルバーは、ゴールドベースの仕上げに比べてコスト効率も優れています。. しかしながら, 取り扱いと危険にさらされるリスクがあるため、組み立て業者は基板を開梱したらすぐに作業する必要があります. 仕上げの損傷を防ぐため、剥離可能なマスクは避けてください。.

7. 浸漬錫

浸漬錫, PCB用の鉛フリー表面仕上げ, 化学蒸着技術を使用して実装されます. 銅の配線上に錫の薄く均一なコーティングを施します。. 浸漬錫の平坦な形状は、ファインピッチ部品を備えた基板に最適です。, ボールグリッドアレイ, およびその他の小型表面実装. 経済的な浸漬コーティングとして, 錫には欠点があります. 時間の経過とともに酸化する可能性があります, はんだ付け性の低下. 高品質のはんだ接合を確保するには, アセンブリは以内に従う必要があります 30 メッキの日数. 大量生産によりこれを軽減できます, ただし、量が少ない場合は、代わりにイマージョンシルバーのような、より保存安定性の高い仕上げが必要になる場合があります。.

浸漬錫は汚染やウィスカ成長のリスクに弱いため、慎重な取り扱いが必要です. また、はんだマスクをエッチングし、剥離可能なマスクの使用を制限します。. しかしながら, コスト重視の有鉛または無鉛基板向けに迅速な組み立てが可能, 浸漬錫は信頼性の高いはんだ付け性を提供します.

8. OSP

有機はんだ付け性保存剤 (OSP) 薄い有機コーティングを堆積することでプリント基板上の銅表面を保護します. この OSP 層は、浸漬やスプレーなどの自動プロセスを通じて適用されます。. はんだ付け前の銅の酸化を防ぎます。.

OSP フィルムは非常に薄いです, の範囲内で 0.05 に 0.2 ミクロン, そのため、厚さを直接測定することはできません. 通常の保存期間は次のとおりです。一時的な保護を提供します。 3-6 月. メタリック仕上げとの比較, OSP は環境への影響を最小限に抑えます. しかしながら, コーティングの損傷を避けるために慎重な取り扱いが必要です.

OSP の利点には低コストが含まれます, 簡単な処理追​​加, 再加工性, 鉛フリー互換性. 欠点は賞味期限が短いこと, メッキスルーホールを保護できない, 自動光学検査に関する潜在的な問題.

PCB に適切な表面仕上げを選択する方法?

以下に、PCB プロジェクトのプリント基板の表面仕上げを選択する際の重要な考慮事項をいくつか示します。:

Solderability – The ability of the finish to be wetted by solder during assembly, 良好なはんだ接合の信頼性を確保するために重要です.

Shelf Life – It refers to how long the finish can maintain solderability before oxidation occurs., これはPCBを長期間保存するために重要です.

熱サイクル性能 - 表面仕上げは、ひび割れや劣化を起こすことなく、動作中の繰り返しの加熱と冷却のサイクルに耐えることができる必要があります。. これは、意図された環境で温度変動や熱応力を受ける製品にとって重要です。.

Wear Resistance – The ideal surface finish will resist wearing off or degrading during handling, アセンブリ, コネクタの嵌合, またはその他の機械的プロセス.

Cost – The material and processing costs can vary substantially for different surface finishes, したがって、予算とパフォーマンス要件のバランスを取る必要があります.

Lead-free Compatibility – If lead-free solder alloys will be used, 表面仕上げは鉛フリーはんだと互換性があり、濡れ性がある必要があります。.

Environmental Regulations – The surface finish must comply with any legislative restrictions on use of hazardous substances, 欧州のRoHS指令など.

最後の言葉

製品に最適な PCB 表面仕上げを選択するには、複数の要素を評価する必要があります. 次のプロジェクトの理想的な PCB 表面仕上げをまだ検討している場合, 私たちに連絡してください. 正しい選択ができるようお手伝いいたします. 世界中のさまざまな業界の主要テクノロジー ブランド向けに PCB を製造してきた 20 年近くの経験, 当社はPCBの製造と組み立てにおいてかなりの熟練を培ってきました。, 幅広い表面仕上げ技術を活用.