銅は空気中で酸化物の形で存在する傾向があり、PCB のはんだ付け性と電気的特性に深刻な影響を与えるため、PCB は表面処理する必要があります。 基板の表面が処理されていないと、はんだ付けの問題が発生しやすく、ひどい場合には、パッドや部品がはんだ付けできなくなります。 PCB表面処理とは、PCB上に人工的に表面層を形成するプロセスを指します。 表面処理の目的は、PCB の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。 プリント基板の表面処理には多くの種類があります。
1.熱風はんだレベリング（HASLとして知られています）
これは、PCB の表面に溶融スズ鉛はんだをコーティングし、それを加熱した圧縮空気で平らにする (ブローする) プロセスで、銅の酸化に抵抗するだけでなく、良好なはんだ付け性を提供するコーティング層を形成します。 このプロセスでは、次の重要なパラメーターを習得する必要があります: 溶接温度、エアナイフの空気温度、エアナイフの圧力、ディップはんだ付け時間、リフト速度など。
熱風レベリングは現在、SMT プロセスで広く使用されています。熱風による PCB レベリングには、主に 3 つのポイントがあります。
PCB は溶融はんだに浸す必要があります。
風ナイフは、はんだが固まる前に液体はんだを吹き飛ばします。
ウィンド ナイフは、銅表面のはんだのメニスカスを最小限に抑え、はんだブリッジを防止します。
HASLの利点
保存期間が比較的長い。
良好なパッド濡れと銅被覆。
鉛フリー (RoHS 準拠) バリアントが広く利用可能です。
成熟した技術。
低価格。
外観検査や電気検査に最適です。
HASL の短所
ワイヤーボンディングには不向きです。
溶融はんだの自然なメニスカスによる平面性の悪さ。
静電容量式タッチスイッチには適していません。
特に薄いパネルの場合、HASL は適していない場合があります。 浴槽の高温により基板が反る場合があります。
2.OSP（有機保護フィルム）
OSP は、Organic Solderability Preservatives の略で、Preflux としても知られています。 簡単に言えば、OSPは銅パッドの表面にスプレーされ、有機化学物質で作られた保護フィルムを提供します。 通常の環境下での銅表面の錆び（酸化、加硫など）から保護するためには、この被膜層が耐酸化性、耐ヒートショック性、耐湿性などの特性を備えている必要があります。 ただし、その後の高温はんだ付けでは、露出したきれいな銅表面が溶融はんだとすぐに結合して、非常に短時間で強力なはんだ接合を形成できるように、この保護膜をフラックスによってすばやく簡単に除去する必要があります。 つまり、OSP の役割は、銅と空気の間のバリアとして機能することです。
OSPの一般的なプロセスは、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→洗浄です。
OSPの利点
シンプルで安価。 表面仕上げは吹き付けるだけです。
パッドの表面は非常に滑らかで、ENIG に匹敵する平面性を備えています。
鉛フリー（RoHS準拠）で環境に優しい。
再加工可能。
OSPのデメリット
濡れ性が悪い。
フィルムの透明で薄い性質は、目視検査で品質を評価し、回路内テストを実行することが難しいことを意味します。
寿命が短く、保管と取り扱いの要件が高い。
メッキスルーホールの保護が不十分。
3.浸漬銀
銀は安定した化学的性質を持っています。 浸漬銀プロセスで処理された PCB は、熱、湿度、汚染にさらされても、光沢が失われても良好な電気的特性を提供し、良好なはんだ付け性を維持できます。 浸漬銀は置換反応であり、純銀の層で銅を直接コーティングします。 銀が環境中の硫化物と反応するのを防ぐために、浸漬銀が OSP のコーティングと組み合わされることがあります。
浸漬銀の利点
はんだ付け性が高い。
表面の平坦性が良好です。
低コストで鉛フリー（RoHS準拠）。
アルミワイヤボンディングに適しています。
浸漬銀の欠点
高いストレージ要件。 汚染されやすい。
パッケージから取り出した短い組み立てウィンドウ。
電気的テストが難しい。
4.浸漬錫
すべてのはんだはスズベースであるため、スズ層はあらゆる種類のはんだに適合します。 スズ浸漬溶液に有機添加剤を加えた後、スズ層構造は粒状構造を取り、スズウィスカとスズの移行によって引き起こされる問題を克服し、良好な熱安定性とはんだ付け性も備えています。
浸漬錫の利点
横型生産ラインに最適。
微細配線加工に適しており、鉛フリーはんだ付けに適しており、特に圧着技術に適しています.
SMTに適した非常に良好な平面度。
浸漬錫の欠点
保管条件が高いと、指紋による変色が発生する可能性があります。
錫ウィスカは、ショートやはんだ接合の問題を引き起こす可能性があるため、貯蔵寿命が短くなります。
電気的テストが難しい。
プロセスには発がん性物質が含まれます。
5.イマージョンゴールド（ENIG）
ENIG、または無電解ニッケル浸漬金は、広く使用されている表面処理コーティングで、2 つの金属層で構成されています。 ニッケルは銅の上に直接堆積され、置換反応によって金原子でコーティングされます。 Niの内層の厚さは通常3～6μmで、Auの外層の堆積厚は通常0.05～0.1μmです。 Ni は、はんだと銅の間にバリア層を形成します。 Au の役割は、保管中の Ni の酸化を防止することであり、その結果、貯蔵寿命が長くなりますが、浸漬金プロセスは優れた表面平坦性も生み出します。
ENIGの処理工程は、洗浄→エッチング→触媒→無電解ニッケルめっき→浸漬金→洗浄残渣です。
イマージョンゴールド (ENIG) の利点
鉛フリー（RoHS準拠）はんだ付けに適しています。
優れた表面平坦性。
保存期間が長く、表面は耐久性があります。
アルミワイヤボンディングに適しています。
イマージョンゴールド（ENIG）のデメリット
高価で、金を使用します。
プロセスは複雑で、制御が困難です。
ブラックパッド効果が発生しやすい。
6. 電解ニッケル/金(ハードゴールド/ソフトゴールド)
電解ニッケル金は「硬質金」と「軟質金」に分けられます。 硬質金は純度が低く、金フィンガー (PCB エッジ コネクタ)、PCB 接点、またはその他の耐摩耗性領域に一般的に使用されます。 金の厚さは、要件によって異なる場合があります。 ソフトゴールドは純度が高く、ワイヤボンディング用途でよく使用されます。
電解ニッケル/金の利点
保存期間が長くなります。
接点スイッチやワイヤーボンディングに適しています。
ハードゴールドは電気試験に適しています。
鉛フリー (RoHS 準拠)。
電解ニッケル/金の欠点
最も高価な表面仕上げ。
金指の電気めっきには、追加の導電性トレースが必要です。
硬質金ははんだ付け性が悪い。 金の厚さのため、層が厚いほどはんだ付けが難しくなります。
7. エネピグ
無電解ニッケル無電解パラジウム浸漬金、またはENEPIGは、PCB表面仕上げとしてますます使用され始めています。 ENIG と比較して、ENEPIG はニッケルと金の間に追加のパラジウム層があり、ニッケル層を腐食からさらに保護し、ENIG 仕上げで発生する可能性のある黒パッドを防ぎます。 Niの蒸着厚は約3～6μm、パラジウムの厚さは約0.1～0.5μm、金の厚さは0.02～0.1μmです。 金層の厚さは ENIG よりも薄いですが、ENEPIG はより高価です。 しかし、最近のパラジウム価格の下落により、ENEPIG はより手頃な価格になりました。
ニッケルパラジウム（ENEPIG）のメリット
ブラック パッドの問題がない ENIG のすべての利点。
ENIGよりワイヤーボンディングに適しています。
腐食の危険性はありません。
長期間の保管。鉛フリー (RoHS 準拠)。
ニッケルパラジウム（ENEPIG）のデメリット
複雑なプロセス。
制御が難しい。
高コスト。
ENEPIG は比較的新しい方法であり、成熟していません。
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