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スプレー錫メッキ、ENIGメッキ、浸漬銀メッキ、浸漬錫メッキ、OSPメッキのメリットとデメリット

2024-05-29記者: SprintPCB

PCB表面処理（コーティング）とは、PCBの電気接続点（パッド、ビア、トレースなど）のうち、はんだマスクの外側に、はんだ付け可能なコーティングまたは保護層を塗布することを指します。これらの「表面」とは、電子部品やその他のシステムとPCB回路との電気的接続を提供するPCB上の接続点です。裸銅自体は優れたはんだ付け性を備えていますが、空気にさらされると酸化しやすく汚染されるため、PCB表面処理が必要となります。

スプレー缶

スプレー缶の定義:

ホットエアーソルダーレベリング（HASL）とも呼ばれます。これは、PCB表面のパッドとビアを溶融したSn/Pbはんだでコーティングし、加熱された圧縮空気で平坦化することで、銅とスズの金属間化合物を形成するものです。

スプレー缶の種類:

鉛フリースプレー缶と有鉛スプレー缶。環境規制（RoHS）に準拠するには、鉛フリーが必須です。

スプレー缶の利点:

- 低コスト - 成熟したプロセス - 強力な耐酸化性 - 優れたはんだ付け性

スプレー缶の欠点:

- パッドの表面が粗くなる可能性がある（オレンジピール効果） - ファインピッチ部品の平坦性が不十分

イマージョンゴールド（ENIG）

ENIGの定義:

無電解ニッケル浸金めっきとも呼ばれます。このプロセスでは、PCB表面の導体にニッケル層を堆積し、その後に金層（0.025～0.075μm）を堆積します。

ENIGの利点:

- パッドの平坦性が良好 - パッド表面と側面の両方を保護 - ボンディングを含む様々なはんだ付けタイプに適しています

ENIG の欠点:

- 複雑なプロセス - 高コスト - ブラックパッド欠陥のリスク（ニッケル層パッシベーション） - ニッケル層には6～9％のリンが含まれています - 金の厚さが5Uを超えると、はんだ接合部の脆さが発生する可能性があります ENIG結晶格子

イマージョンシルバー

浸漬銀の定義：

銅を銀に置き換えて PCB パッドの表面に銀の層を堆積し、多孔質の微細構造 (厚さは通常 0.15 ～ 0.25 ミクロン) を形成します。

浸漬銀の利点:

- シンプルなプロセス - パッド表面が平ら - パッド表面と側面を保護 - ENIGよりも低コスト - はんだ付け性が良好

浸漬銀の欠点:

- 酸化しやすい - ハロゲン化物/硫化物と接触すると変色する（黄色または黒色） - 制御しないとガルバニック腐食を引き起こし、短絡につながる可能性がある - はんだ付けサイクルを複数回行うと、はんだ付け性が低下する可能性がある

浸漬缶

浸漬錫の定義：

銅をスズに置き換えて PCB パッド表面にスズ層を堆積し、銅スズ金属間化合物を形成します。

浸漬錫の利点:

- HASLと同様の良好なはんだ付け性 - 金属間拡散の問題がなく、ENIGに匹敵する平坦性

浸漬錫の欠点:

- 保管寿命が短い - 錫ウィスカーが発生しやすい - 錫ウィスカーと錫マイグレーションにより、はんだ付け時に信頼性の問題が発生する可能性がある

OSP（有機はんだ付け性保護剤）

OSPの定義：

有機表面保護とも呼ばれます。PCB表面の導体を有機化合物（通常はアルキルベンゾイミダゾール）でコーティングし、パッドとビアを保護します。

OSPの利点：

- パッド表面が平ら - パッド表面と側面を保護 - 低コスト - シンプルなプロセス

OSPのデメリット：

- コーティングが薄い（0.25～0.45μm） - 適切に処理しないとはんだ付け性が悪い - 特に鉛フリー環境では、複数回のはんだ付けサイクルには適さない - 保存期間が短い - 接着には使用できません