重要な基礎素材としての性能の最適化は、厚い銅のプリント回路基板ますます重要になってきています。銀めっきプロセスは、厚銅プリント基板の性能を大幅に向上させる技術として注目を集めています。
1、銀めっき加工の基本原理
銀メッキプロセスは主に電気分解の原理に基づいています。電解槽では、厚い銅のプリント基板を陰極、銀のプリント基板を陽極として使用し、銀イオンを含む電解液を調製します。電源がオンになると、電界の作用により、電解液中の銀イオンが陰極に向かって移動し、厚い銅のプリント基板の表面で電子を獲得し、金属銀に還元されて析出し、徐々に銀めっき層が形成されます。このプロセス中、アノード上の銀プリント基板は継続的に溶解し、銀イオンを電解液に補充して銀めっきプロセスの連続性を維持します。
2、厚銅プリント基板への銀めっきの工程フロー
(1) 表面前処理
脱脂と洗浄: 厚い銅のプリント基板の加工と保管中に、表面はグリースや汚れなどの不純物で必然的に汚染されます。これらの不純物が除去されないと、銀めっき層と厚い銅のプリント基板との間の接合強度に重大な影響を及ぼします。そのため、まず有機溶剤やアルカリ性脱脂剤を使用した脱脂洗浄を行います。有機溶剤は油脂を効果的に溶解し、アルカリ脱脂剤はケン化反応により油脂を除去し、厚い銅のプリント基板の表面をきれいにします。
酸洗浄による活性化: 脱脂および洗浄後、厚い銅のプリント基板の表面に酸化層がまだ残っている場合があります。酸化層は銅プリント基板の表面への銀イオンの析出を妨げ、銀メッキ層の密着性を低下させます。酸洗浄活性化処理により、厚い銅プリント基板を希硫酸または塩酸に浸漬すると、表面の酸化層が除去され、銅プリント基板の表面が活性化され、その後の銀めっきに好ましい状態が得られます。
(2) 銀メッキ工程
電解液の調製: 一般的に使用される銀めっき電解液はシアン化銀溶液で、主にシアン化カリウム、シアン化銀、および適切な添加剤から構成されます。シアン化カリウムはキレート剤として銀イオンと安定な錯体を形成し、銀イオンの放出速度を制御し、銀めっき層の品質を確保します。添加剤は、銀メッキ層の外観、硬度などの特性を向上させるために使用されます。しかし、シアン化物の毒性のため、近年ではシアン化物を含まない銀めっき液も広く研究され、応用されています。シアン化物を含まない銀めっき液は通常、銀源として硝酸銀を使用し、有機キレート剤やその他の成分と組み合わせて、環境や作業者への害を軽減しながら銀めっき効果を確保します。
電気めっき条件の制御:
電流密度: 電流密度は、銀めっきの品質に影響を与える重要なパラメータの 1 つです。一般的に、厚い銅のプリント基板上の銀めっきに適した電流密度の範囲は 0.1 ～ 2A/dm ² です。電流密度が低すぎると、銀メッキ速度が遅くなり、生産効率が低くなります。電流密度が高すぎると、銀メッキ層の結晶化が粗くなり、場合によっては焼き付き現象が発生する場合があります。
温度: 銀めっきプロセス中の温度は、一般に 20 ～ 30 ℃ (シアン化物系) または 50 ～ 60 ℃ (シアン化物なし系) に制御されます。温度は、銀めっき液の導電率、銀イオンの拡散速度、銀めっき層の結晶化プロセスに大きな影響を与えます。適切な温度により、銀メッキ層が均一かつ緻密になることが保証されます。
PH 値: 銀メッキ溶液の pH 値も厳密に制御する必要があり、通常は 8 ～ 10 (電解質の種類によって異なります) の間です。 pH値の変化は、めっき液中の銀イオンの形態やさまざまな化学反応のバランスに影響を及ぼし、銀めっき層の品質に影響を与える可能性があります。
(3) 後処理
洗浄：銀メッキが完了した後、厚い銅プリント基板の表面にはメッキ液が残ります。これらのめっき液が十分に洗浄されていない場合、厚い銅のプリント基板の外観に影響を与えるだけでなく、その後の使用にも悪影響を与える可能性があります。したがって、厚い銅のプリント基板を脱イオン水で複数回洗浄して、表面にめっき液が残らないようにする必要があります。
乾燥: 洗浄した厚い銅のプリント基板は、表面の水分を除去し、錆びを防ぐために乾燥する必要があります。一般に、熱風乾燥は、厚い銅のプリント基板を一定温度の熱風環境に置き、水分を急速に蒸発させるために使用されます。
不動態化処理（オプション）：銀メッキ層の耐酸化性をさらに高めるために、厚い銅のプリント基板に不動態化処理を施す場合があります。厚い銅のプリント基板を特定の不動態化剤を含む溶液に浸漬することにより、その表面に緻密な不動態皮膜が形成され、銀めっき層の耐食性と安定性が向上します。
3、厚銅プリント基板への銀メッキ処理のメリット
(1) 導電性を大幅に向上
銀は電気抵抗率が極めて低く、金属の中でもトップクラスの導電率を誇ります。厚い銅のプリント基板の表面に銀メッキを施すと、抵抗が大幅に減少し、電流伝送効率が向上します。高周波回路では、信号伝送速度が速く、周波数が高く、導体の導電率が非常に要求されます。厚い銅のプリント基板に銀メッキを施すと、信号伝送中の損失と歪みを効果的に低減し、安定した高速信号伝送を確保し、高周波電子機器のニーズを満たすことができます。-
(2) 抗酸化力を高める
銅は空気中の酸素と反応しやすく酸化銅を生成し、表面の酸化変色を引き起こしたり、導電性に影響を与えることがあります。銀の化学的特性は比較的安定しており、銀めっき層は厚い銅のプリント回路基板の表面に保護膜を形成し、銅との接触を遮断し、銅の酸化プロセスを効果的に遅らせ、厚い銅のプリント回路基板の耐用年数を延ばし、良好な導電性と外観品質を維持します。
(3) 溶接性の向上
電子組立のプロセスにおいて、溶接はさまざまな電子部品を接続する重要な手段です。厚い銅のプリント基板に銀メッキを施した後、その表面の銀層は溶接性が良く、はんだとより良く一体化して強力な溶接接合部を形成できます。これにより、溶接の品質と信頼性が向上するだけでなく、溶接工程中の不良率が減少し、生産効率も向上します。
(4) 装飾性の向上
銀めっき層は明るい金属光沢を持っており、厚い銅のプリント回路基板が優れた性能を発揮すると同時に、特定の装飾的なニーズも満たすことができます。外観に高い要求が求められる一部の電子製品や工芸品では、厚い銅のプリント基板に銀メッキを施すことで、製品全体の美しさと質感を向上させることができます。
4、厚銅プリント基板への銀めっきプロセスが直面する課題と解決策
(1) シアン汚染問題
従来のシアン化銀めっきプロセスには、めっき液の安定性が良く、銀めっき層の品質が高いという利点がありますが、シアン化物は毒性が高く、環境と作業者の健康に重大な脅威をもたらします。この問題を解決するには、シアン化物を含まない銀めっき技術の開発と普及が急務となっています。現在、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、その他のキレート剤を使用したシアン化物フリー銀めっきシステムが徐々に成熟するなど、シアン化物フリー銀めっきプロセスは一定の進歩を遂げています。これらのシアン化物を含まない銀めっきプロセスは、銀めっき効果を保証するだけでなく、環境への害を大幅に軽減し、持続可能な開発の要件を満たします。
(2) 銀めっき膜厚の均一性制御
厚い銅のプリント回路基板の場合、表面積が大きいため、銀めっきプロセス中に銀めっき層の厚さを均一にするのは容易ではありません。めっき液の不均一な分布や電流密度の違いにより、銀めっき層の厚さが不均一になる場合があります。この問題を解決するには、電解槽構造の合理的な設計、電極配置の最適化、めっき液の撹拌の強化などの対策が考えられます。電解槽を合理的に設計することにより、めっき溶液を厚い銅のプリント回路基板の周囲に均一に分散させることができます。電極配置を最適化して、厚い銅のプリント基板の表面に均一に電流が流れるようにします。めっき液の撹拌を強めることにより、銀イオンの拡散が促進され、銀めっき層の厚みの均一性が向上する。
(3) 銀メッキ層の密着性の問題
銀めっき層と厚い銅のプリント基板の間の密着性は、銀めっき層の耐用年数と性能の安定性に直接関係します。密着性が不十分な場合、使用中に銀メッキ層の剥がれ、剥離等が起こりやすくなります。銀めっき層の密着性を向上させるには、表面前処理に加えて、銀めっきプロセスパラメータを調整し、特別な密着促進剤を添加することによっても達成できます。例えば、銀めっきの前に適切な前めっき処理を実施し、最初に厚い銅のプリント回路基板の表面に銅と銀の両方に対して良好な密着性を有するニッケル層などの遷移層をめっきすることにより、銀めっき層と厚い銅のプリント回路基板との間の密着性を効果的に高めることができる。