心臓部の部品である回路基板が腐食すると、信号伝達異常やショートなどの故障を引き起こし、機器の寿命を著しく縮めます。回路基板の腐食は、複数の要因が組み合わさって発生します。回路基板の信頼性と安定性を確保するには、腐食のメカニズムを理解し、的を絞った予防措置を講じることが重要です。
1、基板の腐食原因の解析
回路基板の腐食は、主に環境要因と回路基板自体の材料特性によって引き起こされます。湿った環境は腐食を引き起こす「犯人」の 1 つです。空気中の水分は回路基板の表面に凝縮して水膜を形成します。回路基板上に金属導体がある場合、水膜により金属との電気化学的腐食環境が形成されます。空気中に硫化物や塩化物などの腐食性ガスが含まれていると、これらのガスが水膜に溶解し、金属の腐食を促進します。また、回路基板の製造工程で使用される銅箔やはんだなどの材料も、純度が高くなかったり、表面処理が悪かったりすると耐食性が低下します。たとえば、銅線は十分に保護されていないと、湿気が多く硫黄を含む環境では硫化物腐食が起こりやすく、抵抗が増加し、さらには線の破損につながります。-
2、保護材の塗布
(1) スリープルーフペイントコーティング
3 つのプルーフ ペイント（防湿、防カビ、耐塩水噴霧）は、回路基板の腐食を防ぐために一般的に使用される材料です。{0}スプレー、ディッピング、またはブラッシングにより、回路基板の表面に緻密な保護膜が形成され、湿気、腐食性ガス、および回路基板との接触が遮断されます。ポリウレタンスリープルーフペイントは、優れた耐摩耗性と柔軟性を備えており、自動車の電子制御ユニットの回路基板など、頻繁な振動が必要な電子機器の回路基板に適しています。アクリル系スリープルーフ塗料は乾燥速度が速く、コストが低いため、一般家電の回路基板の保護によく使用されています。スリープルーフペイントを塗布すると、回路基板の耐食性が大幅に向上し、過酷な環境での耐用年数を2～3倍に延ばすことができます。
(2) ナノコーティング
材料技術の発展に伴い、ナノコーティングは回路基板の保護に徐々に適用されています。ナノコーティングの分子粒子サイズは非常に小さいため、回路基板表面の小さな細孔に浸透し、より均一で薄く強力な保護膜を形成します。グラフェンナノコーティングは優れた化学的安定性と導電性を備えており、腐食を効果的に防止するだけでなく、回路基板の放熱性能と電磁シールド性能もある程度向上します。これは、航空宇宙用回路基板や高性能サーバー回路基板など、非常に高い性能要件を備えたハイエンド電子機器に適しています。-
3、製造プロセスの最適化
(1) 表面処理工程の改善
回路基板の表面処理プロセスは、耐食性能に大きな影響を与えます。無電解ニッケル金めっきプロセスを使用すると、最初にニッケルの層が回路基板の表面に堆積され、続いて金の層が堆積されます。これにより、空気と湿気を効果的に隔離し、下にある金属の酸化を防ぐことができます。ニッケル層は耐摩耗性と耐食性に優れ、金層は化学的性質が安定しており、さまざまな化学物質による腐食に耐えます。無電解ニッケル金めっき処理は、従来の熱風レベリング処理に比べて基板表面が滑らかになり、はんだ付け性が向上し、耐食性が大幅に向上します。
(2) 封緘・梱包工程
深海探査装置や化学生産装置などの極限環境で使用される回路基板の場合、密閉パッケージング技術の使用は効果的な保護手段です。{0}密閉された金属やプラスチックのケースに回路基板を入れ、熱伝導性シール剤を充填することで、外部からの腐食性物質の侵入を防ぐだけでなく、耐衝撃性や放熱性の機能も持たせます。通常、封止にはエポキシ樹脂封止剤が使用されます。エポキシ樹脂封止剤は、絶縁性、耐薬品性、機械的強度に優れており、回路基板を総合的に保護できます。
4、環境管理を活用する
(1) 温度と湿度の調整
回路基板を使用するために安定した温度と湿度環境を維持すると、腐食のリスクを効果的に軽減できます。電子機器室やデータセンターなどに温湿度管理装置を設置し、周囲温度を20～25度、相対湿度を40～60％に管理します。安定した温湿度環境により、基板表面の水蒸気の結露が軽減され、電食の発生が抑制されます。
(2) 空気浄化
化学工場の近くや海岸地域など、腐食性ガスが高濃度に存在する環境では、空気の浄化が重要です。空気中の硫化物や塩化物などの腐食性ガスを濾過するエアフィルターを設置します。空気浄化装置を使用して環境から粉塵粒子を除去し、粉塵が水分を吸収した後に回路基板の腐食が促進されるのを防ぎます。さらに、閉鎖環境では、窒素保護を使用して空気中の酸素と水分を置換し、低酸素で乾燥した環境を作り出し、回路基板の耐食性をさらに高めることができます。