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PCB技術

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PCB表面処理の長所と短所の分析
2019-06-21
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Author:ipcb      Share

生活環境に対する人間の要求が絶えず改善されるにつれて、PCB 製造プロセスに関連する環境問題がますます注目を集めています。


PCB表面に特別な処理が必要なのはなぜですか?


PCB表面処理の最も基本的な目的は、良好なはんだ付け性または電気的特性を確保することです。空気中の銅は酸化しやすいため、酸化銅層が溶接に大きな影響を与え、誤った溶接が発生しやすく、パッドや部品が溶接できなくなる可能性があります。したがって、PCBの製造と製造、つまりライニングにプロセスが発生します。パッドの表面は、パッドを酸化から保護するための材料の層でコーティング(メッキ)されています。


1.鉛フリー PCB


現在、国内のボード工場のPCBインスタントヌードル処理技術には、スプレースズ(HASL、熱風はんだレベリング)、熱はんだレベリング、熱風レベリング、OSP(酸化防止)、ニッケル-金メッキ、スズ析出、銀析出、化学物質が含まれます。ニッケル-パラジウム-金、電気めっき硬質金など。もちろん、特別な用途では、いくつかの特別なPCB表面処理プロセスがあります。



PCB表面処理


2.スプレースズ(熱風レベリング)  PCB


熱風レベリングの一般的なプロセスは、微小腐食、予熱、錫メッキ、スプレー洗浄です。


熱風はんだ付け(一般にスズ溶射として知られている)としても知られる熱風矯正は、PCBの表面に溶融スズ(鉛)はんだをコーティングし、圧縮空気を加熱して矯正して銅の耐酸化性の層を形成することです。はんだ付け性に優れています。床。はんだと銅は、高温空調はんだと銅の接合部で銅-スズ金属間化合物を形成します。PCBは通常、熱風仕上げのために溶融はんだに浸されます。エアナイフは、はんだが固化する前に液体はんだを平らにします。エアナイフは、銅表面のはんだのメニスカスの形状を最小限に抑え、はんだのブリッジを防ぎます。


熱風は縦型と横型に分けられます。横型熱風レベリングコーティングがより均一で自動生産が可能であることが主な理由で、横型の方が良いと一般的に考えられています。


利点:低価格、優れた溶接性能。


短所:スプレーブリキの表面仕上げが悪いため、薄いギャップピンや小さすぎる部品の溶接には適していません。はんだビードは、PCB処理中にはんだビードを生成する傾向があり、微細なピッチのコンポーネントに短絡する傾向があります。両面SMTプロセスで使用する場合、2番目の表面が高温でリフローされているため、TiNスプレー再溶融により、重力の影響を受ける球状のスズスポットにスズビーズまたは同様の水滴が生成され、表面が不均一になる可能性があります。溶接の問題に影響を与えます。




2.有機はんだ付け性保存剤(OSP)  PCB


一般的なプロセスは次のとおりです。脱脂->; 微小腐食>; 酸洗い>; 純水洗浄>; 有機コーティング>; 洗浄、プロセス制御は他のプロセスよりも簡単であり、処理プロセスが簡単であることを示しています。


OSPは、RoHS指令に準拠したプリント回路基板(PCB)銅箔の表面処理プロセスです。現在、PCBの約25%がOSPプロセスを使用していると推定されており、OSPプロセスは増加傾向にあります(OSPプロセスは現在スズ噴霧を上回り、第1位にランクされている可能性があります)。OSPプロセスは、片面TVやPCB、高密度チップパッケージボードなどのローテクPCBまたはハイテクPCBに使用できます。BGAには、多くのOSPアプリケーションもあります。PCBに表面接続または保管時間制限の機能要件がない場合、OSPプロセスが最も理想的な表面処理プロセスになります。


利点:プロセスが簡単で、表面が滑らかで、鉛フリーはんだ付けとSMTに適しています。便利な手直し、便利な生産と操作、水平操作に適しています。さまざまなプロセス(OSP + ENIGなど)の共存に適しており、低コストで環境にやさしいです。


短所:リフローはんだ付けの回数に制限があります(複数回はんだ付けの厚さを繰り返すとフィルムが損傷し、基本的に2回で問題ありません)。圧着技術やワイヤーバインディングには適していません。目視検査や電気測定は便利ではありません。SMTには窒素保護が必要です。SMTの手直しは適用されません。より高い保管条件が必要です。




3.ボード全体がニッケルメッキされた金 PCBです


金メッキされたPCB表面は、ニッケルの層でコーティングされ、次に金の層でコーティングされています。ニッケルメッキは、主に金と銅の間の拡散を防ぐためのものです。ニッケルメッキには、ソフトゴールド(純金、金の表面が明るく見えない)とハードゴールドメッキ(表面が滑らかで硬く、耐摩耗性があり、コバルトなどの元素を含み、金の表面が明るく見える)の2種類があります。 )。ソフトゴールドは主にチップパッケージの金線に使用され、ハードゴールドは主に非溶接部品の電気接続に使用されます。


利点:長い保管時間>; 12ヶ月。接点スイッチの設計や金線のラッピングに適しています。電気試験に適しています。


短所:高コストと厚い金。金の指をメッキする場合、電気を通すために追加の設計線が必要です。金メッキの厚さは必ずしもはんだ接合部の脆化を引き起こすとは限らないため、これははんだ接合部の強度に影響を与えます。めっき面の均一性。電気メッキされたニッケル金は、ワイヤーの端を包みません。アルミ線の束ねには適していません。




4.イマージョンゴールド PCB


一般的なプロセスは次のとおりです。酸洗い洗浄に加えて>; 微小腐食>; プリプレグ->; アクティベーション->; 無電解ニッケルメッキ>; 化学浸漬金; プロセスには6つの化学浴があり、100種類近くの化学薬品が含まれているため、プロセスはより複雑になります。


金は、銅の表面にコーティングされたニッケル-金合金の厚い層であり、PCBを長期間保護することができます。さらに、他の表面処理プロセスにはない環境耐性もあります。さらに、金は銅の溶解を防ぐこともできるため、鉛フリーの組み立てが容易になります。


利点:酸化しにくい、長い保管時間、滑らかな表面、細かいギャップのピンや小さなはんだ接合部品の溶接に適しています。キーPCBボード(携帯電話ボードなど)が推奨されます。リフローはんだ付けは何度でも繰り返すことができ、はんだ付け性が大幅に低下することはありません。COB(ChipOnBoard)溶接線の母材として使用できます。


短所:無電解ニッケルプロセスが使用されているため、コストが高く、溶接強度が低いため、ブラックディスクの問題が発生しやすくなります。ニッケル層は時間の経過とともに酸化し、長期的な信頼性が問題になります。




5.スズ PCBの沈下


現在、すべてのはんだはスズをベースにしているため、スズ層はどのタイプのはんだとも一致させることができます。TiN堆積プロセスは、平坦な銅-スズ金属間化合物を形成できるため、スズめっき層は、熱風レベリングではなく、熱風レベリングと同じはんだ付け性を備えています。スズプレートは長期間保管することはできず、スズを堆積する順序で組み立てる必要があります。


利点:水平生産に適しています。細線加工に適しており、鉛フリーはんだ付けに適しており、特にブランキング加工に適しています。非常に滑らかで、SMTに適しています。


短所:スズウィスカーの成長を制御するには、良好な保管条件(できれば6か月以内)が必要です。接点スイッチの設計には適していません。製造工程では、抵抗溶接膜の工程要件が非常に高く、そうでないと抵抗溶接膜が脱落します。複数の溶接中に窒素ガスを保護するのが最善です。電気試験も問題です。




6.イマージョンシルバー PCB


銀メッキプロセスは、有機銀メッキと化学ニッケル/金メッキの間にあり、プロセスはシンプルで高速です。銀は、熱、湿気、汚染にさらされても、良好なはんだ付け性を維持できますが、光沢が失われます。銀は、銀めっき層の下にニッケルがないため、無電解ニッケル/金めっきほどの物理的強度がありません。


利点:プロセスが簡単で、鉛フリーはんだ付けに適しており、表面が滑らかで、低コストで、非常に細いワイヤに適しています。


短所:高い保管条件と簡単な汚染。溶接強度に問題が発生しやすい(マイクロキャビティの問題)。抵抗溶接膜の下の銅は、エレクトロマイグレーションとジャバンニの噛み込みを起こしやすいです。電気測定も問題です。




7.化学ニッケルパラジウム金 PCB


沈殿した金と比較して、化学ニッケル、パラジウム、および金は、ニッケルと金の間にパラジウムの余分な層があります。パラジウムは、置換反応による腐食を防ぎ、金の堆積に備えて適切な準備をすることができます。一方、金はパラジウムでしっかりと覆われているため、接触面が良好です。


利点:鉛フリーはんだ付けに適しています。表面は非常に平坦で、SMTに適しています。穴はニッケルと金でコーティングすることもできます。長期的には、保管条件は厳しくありません。電気試験に適しています。スイッチ接点の設計に適しています。アルミワイヤー製本に適しており、厚板に適しており、環境攻撃に対する強い耐性があります。




8.ハードゴールドPCBのメッキ 


製品の耐摩耗性を向上させるために、挿入と取り外しの回数を増やし、硬質金を電気めっきします。


プリント基板の表面処理工程はあまり変わっておらず、まだ遠い問題のようですが、長期のゆっくりとした変化は大きな変化につながることに注意してください。環境保護の強化に伴い、PCBの表面処理プロセスは今後大きな変化を遂げることでしょう。