PCB 表面 仕上げ の 分類: 種類,特徴,用途

表面仕上げは電子機器製造の 未知のヒーローで 銅の痕跡と溶接器の接合のギャップを 埋め尽くしていますこの 防護 コーティング は,信頼 できる 電源 接続 を 確保 し ますスマートフォンから航空宇宙システムまで あらゆるものに不可欠です 費用対効果の高いHASLから高信頼性のENIGまで適切な仕上げを選択するには,アプリケーションのニーズに依存しますこのガイドでは,最も一般的なPCB表面仕上げを分類し,その特徴を比較します.プロジェクトに最適なオプションを選択するのに役立ちます..

重要な教訓
1.PCBの表面仕上げは,酸化から銅の痕跡を保護し,組み立て時に溶接可能性と長期的信頼性を保証します.
2.ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) は,溶接性,保存寿命,高周波性能の最高の組み合わせを提供し,医療および航空宇宙用途に最適です.
3.HASL (Hot Air Solder Leveling) は,大量の消費電子機器では費用対効果が高く残っていますが,細音の部品では困難です.
4浸泡スチールとシルバーは鉛のない高密度設計で優れているが,OSP (有機溶接性保温剤) は低コストで保存期間が短いプロジェクトで好ましい.
5選択は,ピッチサイズ (≤0.4mmはENIG/tinが必要),保存期間 (ENIGは1年以上持続する) および環境ストレス (自動車は高温耐性が必要) などの要因に依存します.

PCB 表面塗装とは?
PCB表面塗装は,エッチング後に露出した銅の痕跡やパッドに塗装される薄いコーティングである.その主な役割は:
酸化防止:赤銅は空気と反応し,数時間で溶接不可能な酸化層を形成する.仕上げは障壁として作用する.
溶接性を向上させる: リフローまたは波溶接中に溶接が濡れる安定した表面を提供し,強い関節を形成する.
処理中に保護: 組み立ておよび保管中に傷,湿気,化学物質に耐える.
仕上げがないと,PCBは数日以内に組み立てられない状態になり,軽度の酸化でさえ,フィールド使用では溶接器の関節が故障する可能性があります.

PCB表面塗装の分類
表面 仕上げ は,材料 や 適用 プロセス に よっ て 分類 さ れ て い ます.以下 に は,最も 広く 用い られ て いる 種類 と その 特徴,利害,欠点 が 挙げ られ て い ます.

1HASL (熱気溶接液のレベル)
HASLは,特に大量生産において,最も古くかつ広く使用されている仕上げ物の一つである.
溶けた溶接物 (鉛のないものまたは鉛を含むもの) にPCBを浸し込みます.
表面に熱気を吹き込み,余分な溶接を除去し,平らな (しかし少し不均等な) コーティングを残します.
特徴:
組成: 99.3%のチン,0.7%の銅 (鉛のない) または63%のチン/37%の鉛 (伝統的な,今では稀).
溶接可能性: 透孔型および大型SMT部品に最適.溶接は簡単に濡れます.
保存期間: 6~9ヶ月 (酸化により溶接性が徐々に低下します).
コスト:完成品の中で最低 (1xベースライン)
利点は
大量生産 (100,000台以上) に経済的な.
複数のリフローサイクルの耐える (35x).
欠点:
不均一な表面 (±10μm) は,細角 (<0.8mm pitch) のコンポーネントに溶接橋を設ける危険性がある.
鉛のないバージョンは,より高い溶融点があり,より熱いリフロープロファイルが必要です.
消費電子機器 (テレビ,ルーター),大型部品の低コストPCB

2ENIG (無電化ニッケル浸水金)
ENIGは,薄い金層 (0.05 〜 0.2 μm) で覆われたニッケルバリア (3 6μm) の2層の仕上げである.このプロセスは化学堆積 (電気なし) を使用し,小さなパッドでも均一な覆いを保証する.
特徴:
組成:ニッケル・リンゴ (68%リンゴ) +純金
溶接性: 優れた; ニッケルが溶接物と強い結合を形成し,黄金は酸化を防止する.
保存期間: >1年 (黄金は無期限に酸化に耐える).
費用はHASLより1.5倍高い
利点は
平面 (±2μm) は,細角な部品 (≤0.4mm BGA,QFN) に最適である.
高周波性能 (40GHzまで信号損失が低い) 金の伝導性により
耐腐食性や高温 (-40°C~125°C) がある.
欠点:
塗装パラメータがオフである場合,黒いパッド (金の下のニッケル腐食) のリスク
金は高価で,厚い層 (>0.2μm) は溶接器の脆さを引き起こします.
最適:医療機器,航空宇宙,5G機器,細音の部品を持つPCB

3浸水缶
浸泡チンは化学反応によって純粋なチンの層 (0.8~2.5μm) を堆積し,電気なしで溶接可能な表面を形成する.
特徴:
構成: 99.9% チン
溶接性: 非常に良い. 強く,柔らかい溶接関節を形成する.
保存期間: 適切な保管 (乾燥し,密閉された袋) で 12ヶ月以上.
費用: 1.2×1.5×HASL
利点は
平面 (±3μm) は,細角 (0.5mm) と高密度の設計に適しています.
鉛なしで RoHS に準拠しています
鉛のない溶接器と従来の溶接器の両方に互換性があります.
欠点:
湿った環境では"チンのひげ" (微小な導電線) に敏感で,短回路のリスクがあります.
細心の操作が必要で 易く傷つきやすい
最適:自動車用電子機器 (LEDヘッドライト),産業用センサー,中細音の部品を持つPCB.

4OSP (有機溶接性保温剤)
OSPは,浸透によって施された薄い有機層 (0.1~0.5μm) で,溶接中に溶解する保護層を形成し,新鮮な銅を暴露します.
特徴:
組成:アゾールベースの有機物 (ベンゾトリアゾール誘導物).
溶接性: 1 〜 2 回回流サイクルに適し,溶接中にきれいに溶解する.
保存期間: 3~6ヶ月 (湿度>60%).
費用:0.8x HASL (低量で最も安く)
利点は
超平面 (±1μm) は,細角 (<0.4mm) の部品に最適です.
金属層がないため,高周波信号の整合性が保たれています (5Gに最適です)
欠点:
溶接中に溶解し,その後酸化に曝される.
耐久性が悪く,擦り傷や湿気が溶接性を損なう
最適: 低容量プロトタイプ,高周波PCB (5G,レーダー),短寿命デバイス

5潜水銀
浸透銀は,化学的に堆積された薄い銀層 (0.1~0.5μm) で,性能とコストのバランスを提供します.
特徴:
構成:純銀
溶接可能性: 優れた; 最小流量で強い関節を形成する.
保存期間: 6~9ヶ月 (高湿度で汚れ).
費用:1.3×1.6xHASL
利点は
平面 (±3μm) は,細音 (0.5mm) と高速信号に適しています.
ENIG より迅速な処理で,処理時間が短くなる.
欠点:
湿った環境 (>60%RH) での汚れ (黒くなる) は,溶接性を低下させる.
高電圧PCBのショート回路を危険にさらしています
通信機器,軍事用PCB,ENIGよりも迅速なターンアウトを必要とするプロジェクトに最適です.

比較表:PCB表面塗装

表面 の 仕上げ を 正しい 仕上げ で 選ぶ こと
選択は,あなたのプロジェクトの特定のニーズに依存します.この意思決定の枠組みを使用してください:

1構成要素ピッチサイズ
細角 (<0.4mm): ENIG または OSP (平らな表面はブリッジを防ぎます).
中程度のピッチ (0.5~0.8mm): 浸泡スチール,銀,またはENIG.
大ピッチ (>0.8mm):HASL (最も経済的な).

2保存期間に関する要件
>6ヶ月:ENIGまたは浸泡スチール (最も長く酸化に抵抗する).
3〜6ヶ月: 浸水銀またはHASL
短期 (プロトタイプ):OSP (最低コスト)

3応用環境
高湿度:ENIG (金色は汚れに耐える) または浸水スチール (銀色よりも優れている).
高温:ENIG (ニッケルが300°C+に耐える) または浸泡スチール
高周波 (5G/レーダー):OSP (金属層なし) またはENIG (低信号損失)

4生産量とコスト
高容量 (100k+):HASL (最低単位コスト)
中等体積 (10k~100k) 浸泡スチールまたは銀
低容量/高い信頼性: ENIG (より高いコストを正当化する).

5業界基準
自動車用 (IATF 16949): ENIGまたは浸水スチール (振動/熱に耐える)
メディカル (ISO 13485): ENIG (生態相容性,長持ち可能)
航空宇宙 (AS9100): ENIG (極端な条件に耐える).

PCB の 表面 仕上げ に 関する 一般 的 な 神話
神話:ENIGは常に優れている
事実: ENIG は低コストで大きなピッチの PCB に代わって過剰な量です.HASL はうまく機能し,コストも安くなります.

神話:OSPは信頼できない
事実: OSPは短寿命デバイス (例えば季節電子機器) と高周波設計で良好な性能を発揮する.

神話: 浸し紙 は どの 場合 も 胡毛 を 引き起こす.
事実: 適正 な 塗装 (ひげ を 抑制 する 添加物) や 保存 (乾燥 し た 状態) は,この 危険 を 最小限に 抑え ます.

よくある質問
Q: 高周波PCB (28GHz+) の仕上げは?
A:OSP (金属層なし) やENIG (金の低損失) がベストです.HASL (不均等な表面が信号反射を引き起こす) を避ける.

Q: 鉛のない組み立てのためにENIGを使用できますか?
ENIGは鉛のない溶接剤 (Sn-Ag-Cu) で動作し,RoHS要件を満たしています.

Q: OSPの保存期間をどのように延長しますか?
A: PCB を 乾燥剤 を 付いた 密閉 袋 に 保管 し,湿度 を < 50% に 保ち,製造 から 3 か月 以内に 使用 する.

Q: ENIGの"黒いパッド"の原因は?
A: 過剰なニッケル・エッチングや不適切なゴールド・プレート・パラメータを避けるために,IPC-4552に認定された製造者を選択してください.

Q:HASLは鉛のない規制にまだ当てはまるのでしょうか?
A: はい.鉛のないHASL (Sn-Cu) はRoHSに準拠しており,大型部品ではコスト効率が良いままです.

結論
PCB表面仕上げは信頼性,組み立て成功,および性能に不可欠です. 各タイプの強みを理解することで,コストのためのHASL,信頼性のためのENIG,高周波のOSPは,あなたのプロジェクトのための最適な仕上げを選択することができますスマートフォンや衛星を 作ろうとも PCBの表面の仕上げは 組み立てや保管や フィールドでの使用を 長年続けられるようにします