PCB設計におけるイマージョン錫仕上げ：ベストプラクティス、設計上の考慮事項、および性能

顧客が人間化したイメージ

浸泡スチロールは PCB の表面仕上げに 多用性があります自動車から消費電子機器まで,最も人気のある製品です.ENIG (金基) やHASL (溶接基) の仕上げとは異なり,浸水チンは,銅パッドに薄くて均質な純チンの層を作り出すために化学沉着プロセスを使用します.現代のPCB設計に独特の利点を提供するしかし,その利点を活用するには,パッドの幾何学からストレージプロトコルまで,慎重に設計選択が必要です.このガイドは,PCB設計における浸泡鉛の微妙な面に潜ります.主要な点について他の仕上げと比べると 格好が良くなります

主要 な 教訓
1浸泡スチンは,0.4mmのピッチのコンポーネントに理想的な平坦で溶接可能な表面を提供し,HASLと比較して溶接ブリッジを50%削減します.
2浸泡チンの設計規則には,最低パッドサイズ (≥0.2mm),トラス・トゥ・パッド間隔 (≥0.1mm),鉛のない溶接剤 (Sn-Ag-Cu) との互換性が含まれます.
3ENIGより30%安く,HASLより20%高価で,制御された保管で12ヶ月以上保存可能である.
4適切な設計により,チンのひげやパッドの腐食などのリスクが軽減され,産業や自動車の用途で信頼性が確保されます.

浸水 ティン 仕上げ は 何 です か
浸泡チンは,電気を使わずに銅PCBパッドに純チンの薄い層 (0.8×2.5μm) を堆積する化学浸泡プロセスである.このプロセスはレダックス反応に依存する:PCB表面の銅原子が塗装溶液に溶けます溶液中の亜鉛イオンが減少して露出した銅に塗装される.

平面 (±3μmの許容度) は,BGAやQFNのような細音の部品にとって極めて重要です.
溶接可能な層で,再流の際に溶接器と強い金属間結合を形成する.
酸化防止の障壁で,貯蔵と組み立ての際に腐食から銅パッドを保護します.

浸泡チンは,電流を使用する電解チンの塗装とは異なり,小さく密集したパッドでも均質な覆いを保証し,高密度のPCBに最適です.

PCB の 設計 に は なぜ 浸水 缶 を 選び ます か
浸透型チンの人気は,性能と実用性のユニークな組み合わせから生まれ,現代のPCB設計における重要な痛みを解決しています:
1細角部品との互換性
現代のPCBは,0.4mmピッチのBGA,01005パシブ,およびHASLのような不均等な仕上げと闘う狭いピッチのQFNのコンポーネントをますます使用しています.

a. 密着したパッド (0.2mmのギャップ以下) の間の溶接橋を減らす.
細いパッド (0.2mm × 0.2mm) に一貫した溶接湿を保ち",乾燥関節"を避ける.

IPCの調査によると,浸泡チンは,HASLと比較して,細角溶接の欠陥を40%削減し, 0.5mmのピッチの組成ではブリッジ率が12%から7%に低下しています.

2鉛のないコンプライアンスと溶接性
浸泡スチンは,従来のスチール鉛溶接器よりもより高い再流温 (245°C~260°C) を要求する無鉛溶接器 (Sn-Ag-Cu,またはSAC) とシームレスに動作します.:

a.迅速な濡れ:溶融は,年老いたENIGよりも速く,チンのパッドに1秒未満で広がる (IPC-TM-650規格).
b.強固な結合:チンは銅と信頼性の高い金属間化合物 (Cu6Sn5) を形成し,機械的および電気的安定性を保証する.
c.再作業耐性: 2〜3回再流サイクルを著しい劣化なしに耐える.プロトタイプや現地修理に有用である.

3費用と生産効率
浸泡スチロールは性能とコストのバランスをとります

a.材料コスト:ENIG (金がない) よりも30%低く,HASLより20%高いが,改造コストを削減する欠陥が少ない.
b.処理速度: ENIG より速く (1枚のボードあたり5~10分,15~20分) 大量生産 (10,000個/日以上) をサポートする.
c.標準ラインとの互換性:特殊機器なしで既存のPCB製造ワークフローに統合できます.

4適度な環境における耐腐蝕性
極限条件下では ENIG のように頑丈ではないが,浸水チンは多くの用途に十分な保護を提供している:

a. 300時間以上の塩噴霧試験 (ASTM B117) に耐え,OSP (24~48時間) を上回り,HASL に一致する.
b.密封された保管中に湿度 (85%RH) に耐える 6ヶ月以上,消費者電子機器や室内産業システムに適しています.

浸水 ティン の 設計 に 関する 重要 な 考慮
浸泡チンの性能を最大化するために,PCB設計は,そのユニークな特性と限界を考慮する必要があります.
1パッド・ジオメトリとサイズ
浸泡チンの薄層と化学堆積プロセスは,特定のパッド設計を必要とします.

a.最小パッドサイズ: ≥0.2mm × 0.2mm.より小さいパッド (例えば0.15mm) は,酸化につながる不均一なチンの覆いによって苦しめる可能性があります.
b.パッド形状:鋭い角を避ける.端のチンの厚さの変動を防ぐために丸いパッド (半径≥0.05mm) を使用する.
c. トレースからパッドへの移行: 熱循環中にチンの剥離を引き起こすストレスの集中を避けるために,ポッドに徐々に (10°~15°の角度で) トーパー・トラスをします.

2距離とクリアランス
HASLのような厚い仕上げよりも 汚染やショート・サーキットに敏感です

a.パッド対パッド間隔: 0.4mmのピッチのBGAでは,ブリッジリスクを減らすため,細角の部品では≥0.1mm.間隔を0.12mmに増やす.
b.痕跡からパッド間の距離: ≥0.08mm,パッドから痕跡へのチンの"出血"を防止するため,ショート回路を引き起こす可能性があります.
c.溶接マスクのクリアランス:溶接マスクは,溶接性が低下するチンを覆うのを避けるために,パッドの縁から0.05mm離れた場所に保管します.

3材料とプロセスとの互換性
浸泡スチンは他のPCB材料と相互作用し,慎重に選択する必要があります:

a.基材:標準FR4と高TgFR4,さらには柔軟なポリミドで動作する.材料の制限なし.
b.溶接マスク:液体マスクが鉛により粘着できるため,乾燥フィルムではなくUV固化可能な液体溶接マスク (LPISM) を使用する.
c. 流量選択: 鉛の仕上げのために設計された無浄または低残留流量を選択します. 攻撃的な流量により,時間とともに鉛が腐食します.

4熱力・機械的ストレス
浸し紙は柔らかいですが 極端なストレス下では割れることがあります

折りたたみ帯 (硬柔軟PCB): 折りたたみ帯にチンのパッドを置くのを避ける.必要に応じて,より厚いチンの (2.0~2.5μm) 半径の折りたたみを使用してストレスを軽減する.
(b) 熱循環:チン・銅の脱層を防止するために,最大 ΔT 125°C (例えば,-40°Cから85°C) に設計する.
c.部品重量:重い部品 (例えばコネクタ) の場合は,ストレスを分散し,パッドの引き上げを防止するために,より大きなパッド (≥1.0mm2) を使用する.

浸水 タン の 限界 を 軽減 する
浸し紙の仕上げと同様に,浸し紙には積極的な設計で解決できる弱点があります.
1ステンバード
鉛のひげ は 薄い 導電性 の 繊維 で,鉛 の 層 から 成長 し,高電圧 の PCB に ショート サーキット を 引き起こす こと が でき ます.危険 を 最小限に 抑える ため:

a.チンの厚さ:チンは1.0~2.0μmの間を保持する.より厚い層 (≥2.5μm) は内部ストレスを増加させ,ひげの成長を促進する.
b.後塗装焼く: 24時間 125°Cで焼くことを指定し,スチール層のストレスを軽減し,ひげの形成を90%減らす.
c.コンフォームコーティング:高リスクアプリケーション (例えば自動車用ECU) で,チンの表面に20~30μmのアクリルまたはシリコンコーティングを塗装する.

2湿気/工業環境における腐食
浸水缶は,水分や化学物質に弱い.設計修正には以下が含まれます:

a.エッジ塗装: プレートPCBのエッジにチンの層を貼り付け,水分浸透を防止する.
(b) 密封された囲み: 屋外または湿気のある用途 (例えば,海洋センサー) に使用するIP65級の囲みを使用する.
c.硫黄への曝露を避ける.工業ガス中の硫黄は,導電性のない硫黄酸鉛を形成するために,锡と反応する.曝露が起こりうる場合,硫黄に耐えるコンフォームコーティングを使用する.

3溶接性の低下
浸し缶の溶接性は,長期保存により減少する. 緩和措置:

a.保管条件: 乾燥剤 (RH < 30%) を付いた密封した水分阻害袋を指定し,保存期間は12ヶ月である.
b.組み立て前の清掃:溶接前に指紋や汚染物質を除去するために,同プロピルアルコール (IPA) を使用します.
c. 迅速なターンオーバーのための設計: PCB 製造を装配スケジュールと一致させ,板を塗装から6ヶ月以内に使用する.

浸し紙と他の表面塗装
適切な仕上げを選択するには,デザインのニーズに 依存します.

浸水 タン が 輝く 用途
潜水スチロールは性能,コスト,密度をバランスするデザインで優れています
1自動車電子機器
ADASセンサー: 0.5mmピッチレーダーモジュールは,浸水チンの平らさから恩恵を受け,信頼性の高いBGA溶接接を保証します.
インフォテインメントシステム: 85°Cの室温に耐えて,軽微な化学的暴露 (例えば,流れた飲み物) に耐える.
バッテリー管理システム (BMS): 鉛のない溶接器と互換性があり,EVの安全基準に不可欠です.

2消費者電子機器
スマートフォン/タブレット: プロセッサ用の0.4mmピッチのBGAを有効にし,ボードサイズを10%~15%削減する.
ウェアラブル: 薄くて軽いデザインは,浸水チンの最小厚さとよく合致します.
ゲームコンソール: 組み立て中に2〜3回回転サイクルを処理し,生産欠陥を軽減する.

3産業用制御
工場自動化PCB: 105°Cの動作温度や,偶発的な油/化学物への曝露に耐える.
センサーノード: 中程度の産業用センサー (例えば温度,圧力) のコストと信頼性をバランスする.

浸水性チンのPCBの試験
この試験で浸水チンの性能を検証する:

溶接可能性 (IPC-TM-650 2.4.12): 250°Cの溶接器にパッドを浸す. 2秒以内に95%以上の水分を浸した状態は,溶接性が良好であることを示す.
塩噴霧 (ASTM B117): <5%の腐食で300時間暴露すると十分な保護が確認されます.
熱循環 (IPC-9701): ティン剥離やひげの成長を確認するために1,000回 (-40°C~125°C)
毛髪検査 (IPC-4554) 1000時間保存後に顕微鏡分析 (100x) を行い,毛髪が10μm以上でないことを確認する.

よくある質問
Q: 浸水缶は,鉛のない缶と鉛の溶接剤の両方で使用できますか?
A:はい,しかし鉛のない (Sn-Ag-Cu) 溶接剤に最適化されています.鉛溶接剤は,金属間反応のために鉛のひげを引き起こす可能性があります.したがって,鉛のない方が推奨されます.

Q: 浸水缶に適合する最小の痕跡幅は?
A: 50μm (0.002") の痕跡は信頼性がありますが,短回路を防ぐために,痕跡とパッドの間に0.1mmのクリアランスを確保します.

Q: 浸し紙は高周波信号の整合性に影響しますか?
A:No 薄くて均質な層はインパデンスに最小限の影響を与える (50Ωの痕跡に対して≤1%の変動),これは10GHz+の設計に適している.

Q: 浸し紙は外面での使用にどのように使われますか?
A: 保護された屋外装置 (例えば屋外LEDドライバ) に適していますが,雨/塩噴霧に直接曝露するには,コンフォームコーティングが必要です.

Q: 柔らかいPCBに浸泡スチールを使用できますか?
A: はい. 1.5~2.0μm 厚さのスチールで,折りたたみ時に割れ目にならないように丸められている.

結論
浸泡スチール仕上げは,現代のPCB設計,特に細角部品の設計において,平坦性,溶接性,およびコスト効率の強い組み合わせを提供します.設計のベストプラクティスを遵守して自動車,消費者,および産業用アプリケーションで信頼性を確保する.

極度の環境 (ENIGが優れている場所) や超低コストの設計 (HASLが支配している場所) に理想的ではありませんが,浸水チンは重要なバランスをとって,高密度,性能の高いPCBが 現在の技術に活力を与える慎重に設計され操作されれば 性能と価値の両方を 兼ね備えた仕上げになります