PCBコーティング技術は、回路基板の外観に関係するだけでなく、その電気的性能、信頼性、耐用年数を決定する中心的な要素にも関係します。電子機器の発展に伴い、小型化、高性能化、高信頼性化が進んでいます。
化学銅めっき: 非導電性表面メタライゼーションを実現するための基礎-
無電解銅めっきとも呼ばれる化学銅めっきは、スルーホールの導電性と表面の金属化を達成するためのプリント基板製造における重要なプロセスです。{0}}この原理は、自己触媒酸化-還元反応に基づいており、銅イオンが金属銅に還元され、特定の還元剤の作用下で基板の表面に堆積します。このプロセスは外部電源を必要とせず、絶縁基板材料などの非導電性表面上に銅層を均一に形成できます。-穴の深さと直径の比率が大きいプリント基板の場合、無電解銅めっきの利点は特に重要です。これにより、穴壁のすべての部分に均一なコーティングが確実に得られ、その後の銅めっきプロセスに良好な導電性下層を提供し、回路基板全体の回路の信頼性の高い接続が保証されます。高密度相互接続基板の製造では、微細回路間の電気接続を実現し、電子デバイスの高度な集積化要件を満たすために、止まり穴加工に無電解銅めっきが使用されます。-
ニッケル金の電気めっき: 高品質の電気接続と保護層の作成-
ニッケル金電気めっきプロセスは、プリント基板の製造で広く使用されています。まず、プリント回路基板の表面導体上にニッケル層が電気めっきされます。ニッケル層の主な機能は、金と銅の間の拡散をブロックし、金と銅の拡散による性能低下を防ぎ、後続のコーティングの密着性を高めるための良好な基板を提供することです。その後、金の層が電気めっきされ、優れた導電性、はんだ付け性、耐酸化性により回路基板の性能が大幅に向上します。高周波回路では、金層により信号損失が効果的に低減され、高品質の信号伝送が保証されます。-コンピューターのマザーボードの USB インターフェイス、携帯電話の充電およびデータ インターフェイスなど、頻繁に抜き差しされるプリント基板インターフェイスでは、ニッケル メッキは差し込みプロセス中の磨耗に耐え、安定した電気接続を維持できます。産業用制御機器や自動車用電子機器の回路基板など、過酷な環境で動作するプリント回路基板には、環境中の腐食性媒体の侵入を防ぐ耐食性ニッケル金コーティングが施されており、回路基板の安定した動作を保護します。{8}}さまざまな応用シナリオに応じて、ニッケル金電気めっきは、軟金めっきと硬質金めっきに分けることができます。ソフトゴールド（表面の色が濃い純金）は主にチップパッケージング時の金ワイヤボンディングに使用されますが、ハードゴールド（コバルトなどの元素を含み、光沢があり耐摩耗性の表面を持つ）は一般に、ゴールドフィンガー領域などの非はんだ接合部の電気相互接続に使用されます。
化学ニッケルめっき/浸漬金: 長期にわたって安定した電気的性能を提供します。-
無電解ニッケル メッキ / 浸漬金プロセスでは、銅の表面に厚く電気的に強いニッケル金合金層を形成し、プリント基板を長期にわたって効果的に保護します。{0}}防錆バリアとしてのみ機能する他のプロセスとは異なり、このプロセスはプリント基板の長期使用を通じて良好な電気的性能を維持できます。-ニッケルメッキの主な機能は、金と銅の相互拡散を防ぐことです。ニッケル層バリアがないと、金が短時間で銅中に拡散し、回路基板の性能に重大な影響を及ぼします。同時に、ニッケル層は厚さがわずか 5um であっても一定の強度を備えており、高温環境下で回路基板の Z 方向の膨張を効果的に制御し、銅の溶解を防ぐことができます。これは鉛フリーはんだ付けに非常に有益です。-航空宇宙電子システムやハイエンド サーバーなど、極めて高い信頼性が求められる電子デバイスのプリント基板製造では、優れた性能上の利点があるため、無電解ニッケル メッキ / 浸漬金プロセスが広く使用されています。{10}}プロセス フローは比較的複雑で、酸洗と洗浄、マイクロ エッチング、予備浸漬、活性化、化学ニッケル メッキ、化学金浸漬などの複数のステップが含まれます。6 つの化学薬品タンクで操作し、100 近くの化学薬品を使用する必要があり、プロセス制御要件は非常に厳格です。
Sinking Silver: 優れたパフォーマンスと技術的利点の組み合わせ
銀蒸着プロセスは、有機コーティングと無電解ニッケル/浸漬金の中間に位置し、独自の利点があります。このプロセスは比較的単純かつ高速で、置換反応によりプリント基板表面にほぼサブミクロンレベルの純銀コーティング層を形成します。銀層は、熱、湿気、汚染などの複雑な環境下でプリント基板に良好な電気的性能とはんだ付け性を提供しますが、その表面は時間の経過とともに光沢を失います。銀層の下にニッケル層がないため、蒸着された銀の物理的強度は、無電解ニッケルめっき/浸漬金プロセスの物理的強度よりわずかに劣ります。部分的な銀の堆積プロセス中に、主に銀の腐食を防止し、銀の移行の問題を排除するために、いくつかの有機化合物が追加されます。この層中の有機化合物の含有量は非常に低く、通常は 1 重量％未満ですが、銀蒸着層の安定性と信頼性を向上させる上で重要な役割を果たします。コストに敏感で、電気的性能やはんだ付け性に一定の要件がある一部の家庭用電化製品のプリント基板製造では、銀蒸着プロセスの費用対効果が高くなります。-
錫の蒸着: 従来の問題を解決
錫堆積プロセスは、錫層がさまざまな錫ベースのはんだ材料とよく適合するため、プリント基板製造において発展の可能性を秘めています。初期の錫堆積プロセスには深刻な錫ウィスカーの問題があり、溶接プロセス中に錫ウィスカーと錫の移行が信頼性上の危険を引き起こす可能性があり、その用途が大幅に制限されました。しかし、技術の進歩により、錫析出溶液に有機添加剤を添加することにより、錫層の構造が粒子に変化し、良好な熱安定性と溶接性を備えながら錫ウィスカーの問題を解決することに成功しました。錫堆積プロセスでは、平坦な銅錫金属間化合物を形成することができ、熱風レベリングに匹敵する溶接性が得られ、熱風レベリングで問題となる平坦性の問題や、化学ニッケルめっき/浸漬金での金属拡散の問題も発生しません。ただし、ブリキ板は長期間保管しないでください。短期間使用のためのテスト回路基板の製造など、高いはんだ付け性が必要で保管時間の制限が少ない一部の電子製品では、錫蒸着プロセスが適用されています。-
有機コーティング: 保護のための経済的で実用的な選択肢
有機ソルダーマスクとしても知られる有機コーティングは、化学的方法によってきれいな裸の銅表面上に成長させた有機膜の層です。このフィルムの層は、酸化、熱衝撃、湿気を効果的に防止し、通常の環境下で銅の表面を錆び（酸化や加硫など）から保護します。その後の高温での溶接中に、フラックスによってフラックスがすぐに除去されるため、きれいな銅の表面が溶融したはんだと素早く結合してはんだ接合部を形成します。 OSP テクノロジーはシンプルでコスト効率が高く、業界で広く使用されています。-初期の OSP 分子は主にイミダゾールやベンゾトリアゾールなどの防錆剤として作用する物質でしたが、最新の分子は主にベンゾイミダゾールです。複数のリフローはんだ付けを実現するには、銅の表面に複数の有機コーティング層を形成する必要があり、そのためには薬液浴に銅液を追加する必要があります。コーティングプロセス中に、最初の層が銅を吸着し、その後の有機コーティング分子が順番に銅と結合し、最終的には最大20層、さらには数百層の有機コーティング層を形成します。プロセスフローとしては、脱脂、マイクロエッチング、酸洗浄、純水洗浄、有機コーティング、洗浄といった工程があり、他の表面処理プロセスに比べてプロセス管理が比較的容易です。ただし、OSP には特定の制限もあります。たとえば、形成される保護膜が非常に薄いため、傷や摩耗が発生しやすく、複数回の高温溶接の後、未溶接の接続パッド上の OSP 膜が変色したり亀裂が入ったりして、溶接性や信頼性に影響を与える可能性があります。{10}