プリント基板に関係する人 ( プリント基板 ) 業界は、PCB の表面に銅仕上げが施されていることを理解しています。保護せずに放置すると銅が酸化して劣化し、回路基板が使用できなくなります。表面仕上げは、コンポーネントと PCB の間の重要なインターフェースを形成します。仕上げ材には、露出した銅回路を保護することと、コンポーネントをプリント基板に組み立てる (はんだ付けする) ときにはんだ付け可能な表面を提供するという 2 つの重要な機能があります。
HASL / 鉛フリー HASL
HASL は、業界で使用される主な表面仕上げです。このプロセスは、錫/鉛合金の溶融ポットに回路基板を浸漬し、基板の表面に熱風を吹き付ける「エアナイフ」を使用して余分なはんだを除去することから構成されます。
HASL プロセスの予期せぬ利点の 1 つは、PCB を最大 265°C の温度にさらすことで、高価なコンポーネントが基板に取り付けられる前に潜在的な剥離の問題を特定できることです。
HASL仕上げ両面プリント基板
利点:
短所:
- 凹凸のある表面
- ファインピッチには不向き
- 鉛を含む (HASL)
- 熱衝撃
- はんだブリッジ
- PTH の詰まりまたは減少 (メッキスルーホール)
浸漬錫
電子産業をつなぐ協会である IPC によると、浸漬錫 (ISn) は、回路基板の基礎金属、つまり銅の上に直接塗布される化学置換反応によって堆積される金属仕上げです。ISn は、意図された保存期間にわたって、下にある銅を酸化から保護します。
しかし、銅と錫は互いに強い親和性を持っています。一方の金属が他方の金属へ拡散することは避けられず、堆積物の保存寿命と仕上げの性能に直接影響を与えます。錫ウィスカーの成長による悪影響については、業界関連の文献やいくつかの出版論文のトピックで詳しく説明されています。
利点:
- 平面
- 鉛なし
- 再加工可能
- 圧入ピン挿入の最適な選択肢
短所:
- 取り扱いによる損傷を引き起こしやすい
- プロセスでは発がん性物質（チオ尿素）が使用されています
- 最終アセンブリの露出した錫は腐食する可能性があります
- 錫ウィスカー
- 複数のリフロー/組み立てプロセスには適さない
- 厚みの測定が難しい
イマージョンシルバー
浸漬銀は、銅 PCB を銀イオンのタンクに浸漬することによって適用される非電解化学仕上げです。EMI シールドを備えた回路基板の仕上げとして最適で、ドーム コンタクトやワイヤ ボンディングにも使用されます。銀の平均表面厚は 5 ～ 18 マイクロインチです。
RoHS や WEE などの現代の環境問題を考えると、浸漬銀は HASL や ENIG よりも環境に優れています。ENIGよりもコストが安いことでも人気があります。
利点:
- HASLよりも均一に適用される
- ENIG や HASL よりも環境に優れています
- HASLと同等の保存期間
- ENIG よりもコスト効率が高い
短所:
- PCB を保管場所から取り出したその日以内にはんだ付けする必要があります
- 不適切な取り扱いにより簡単に変色する可能性があります
- 下にニッケル層がないため、ENIG よりも耐久性が劣ります
OSP / エンテック
OSP (有機はんだ付け性保存剤) または変色防止は、通常はコンベアプロセスを使用して、露出した銅の上に材料の非常に薄い保護層を塗布することにより、銅表面の酸化を防ぎます。
銅に選択的に結合する水ベースの有機化合物を使用し、はんだ付け前に銅を保護する有機金属層を提供します。また、他の一般的な鉛フリー仕上げ材と比較して、環境的にも非常にグリーンです。鉛フリー仕上げ材は、毒性が強いかエネルギー消費量が大幅に多いという問題があります。
利点:
- 平面
- 鉛なし
- シンプルなプロセス
- 再加工可能
- 費用対効果の高い
短所:
- 厚さを測定する方法がない
- PTH (メッキスルーホール) には適していません
- 賞味期限が短い
- ICT の問題を引き起こす可能性がある
- 最終アセンブリで銅が露出
- 取り扱いに注意
無電解ニッケル浸漬金 (ENIG)
ENIG は、120 ～ 240 μin の Ni の上に 2 ～ 8 μin の Au を重ねた 2 層の金属コーティングです。ニッケルは銅に対するバリアであり、コンポーネントが実際にはんだ付けされる表面です。金は保管中にニッケルを保護し、薄い金の堆積に必要な低い接触抵抗も提供します。ENIG は、RoHs 規制の拡大と実施により、現在 PCB 業界で最も使用されている仕上げ材であると考えられます。
ケムゴールド表面仕上げのプリント基板
利点:
- 平面
- 鉛なし
- PTH (メッキスルーホール) に適しています
- 長い保存期間
短所:
- 高い
- 再加工不可
- ブラックパッド/ブラックニッケル
- ETによるダメージ
- 信号損失 (RF)
- 複雑なプロセス
無電解ニッケル 無電解パラジウム浸漬金 (ENEPIG)
ENEPIG は、回路基板仕上げの世界では比較的新しい製品で、90 年代後半に初めて市場に登場しました。ニッケル、パラジウム、金のこの 3 層金属コーティングは、接着可能であるという他にはないオプションを提供します。ENEPIG のプリント基板の表面処理で最初の亀裂が発生したのは、非常に高価なパラジウム層と使用需要の低さのため、製造が滞りました。
同じ理由で、別個の製造ラインの必要性は受け入れられませんでした。最近、この仕上げにより信頼性、パッケージングのニーズ、および RoHS 規格を満たす可能性がプラスになったため、ENEPIG が復活しました。スペースが限られている高周波アプリケーションに最適です。
他の上位 4 つの仕上げである ENIG、鉛フリー HASL、浸漬シルバー、OSP と比較すると、ENEPIG は組立後の腐食レベルのすべてにおいて優れています。
利点:
- 極めて平坦な表面
- リードコンテンツなし
- マルチサイクルアセンブリ
- 優れたはんだ接合
- ワイヤーボンディング可能
- 腐食のリスクなし
- 12 か月以上の有効期限
- ブラックパッドのリスクなし
短所:
- まだ若干高価
- いくつかの制限はありますが、再加工可能です
- 処理制限
ゴールド – ハードゴールド
硬質電解金は、ニッケルのバリアコート上にメッキされた金の層で構成されています。ハードゴールドは非常に耐久性があり、エッジ コネクタのフィンガーやキーパッドなどの摩耗しやすい部分に最もよく使用されます。
ENIG とは異なり、その厚さはめっきサイクルの継続時間を制御することによって変えることができますが、フィンガーの一般的な最小値は、クラス 1 およびクラス 2 の場合は 100 μインチのニッケルの上に 30 μインチの金、クラス 3 の場合は 100 μインチのニッケルの上に 50 μインチの金です。
硬質金は、コストが高く、半田付け性が比較的悪いため、一般には半田付け可能な領域には適用されません。IPC がはんだ付け可能とみなす最大の厚さは 17.8 μインチです。そのため、このタイプの金をはんだ付けする表面に使用する必要がある場合、推奨される公称厚さは約 5 ～ 10 μインチでなければなりません。
利点:
短所:
- 非常に高価
- 余分な処理/労働集約
- レジスト・テープの使用
- メッキ/バスバーが必要
- 境界設定
- 他の表面仕上げの難しさ
- エッチングのアンダーカットにより、剥がれや剥離が発生する可能性があります
- 17μinを超えるとはんだ付け不可
- フィンガー領域を除き、仕上げがトレースのサイドウォールを完全にカプセル化していない
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