他のPCB表面仕上げよりもENEPIG PCBを選ぶ理由

ENEPIG PCBを使用することには、他のPCB表面仕上げに比べていくつかの利点があります。その中でも、ENEPIGはHASLよりも信頼性が高く、安価です。また、耐食性にも優れています。また、ENEPIG PCBはENIGよりも安価です。

ENEPIG PCB表面仕上げ

ENEPIGは、PCB上の黒色パッドのリスクを低減する表面仕上げです。銅と金の層を酸化から保護するために使用され、回路基板の寿命を向上させます。また、高密度用途にも適しており、設計者は部品サイズを小さくすることができます。また、優れた溶接性とはんだ付け性も備えています。これらの利点により、他の有機金属コーティングや電気めっき金属コーティングよりも好ましい選択肢となっています。

ENEPIG PCBの表面仕上げは、ワイヤーボンディングやプレスフィット部品など、さまざまな組み立て方法に最適です。この材料は耐久性に優れ、鉛フリーのリフローはんだ付けサイクルに複数回耐えることができます。さらに、ENEPIGは高い信頼性が要求されるEMI/RFIアプリケーションに最適です。

従来の電解ニッケルゴールドプロセスに比べ、ENEPIGは柔軟性と保存性が向上している。コストは高いが、信頼性は高い。ENEPIGは、3段階の工程を経て、光沢のある平坦な表面を作り出します。また、ENEPIGは鉛を含まず、保存期間も長い。

ENIGより安い

ENEPIG PCBを使用することには、ENEGよりも耐食性が高く、ワイヤーボンドの引き抜き強度が高く、導電性接着剤に最適であるなど、いくつかの利点がある。さらに、ENEGよりも安価で、保存期間も長い。

2層の金属コーティングは、ENEPIGに多くの利点をもたらします。パラジウムのはんだ付け性を維持しながら、摩擦や酸化からプリント基板を保護できるからです。また、ソルダーマスク工程で金指の役割を果たす電極も必要です。ENEPIGは主にICキャリア基板に使用され、ゴールドフィンガーが必要な場合にのみ使用されます。ENEPIGは、ENIGの黒リンパッドに代わるものとして設計され、そのパラジウム層は、より優れた耐摩擦性とワイヤーボンディング特性を提供します。

ENEPIGには多くの利点があり、コストパフォーマンスの高さで人気があります。金や他の金属メッキとは異なり、はるかに安価で、高い接着強度を持つ。さらに、ほとんどの組立工程に使用できる。さらに、ENEPIGは金よりも保存期間が長い。

HASLよりも信頼性が高い

回路基板を作ろうと思っている方は、HASLよりもENIGの方が良いのではないかと思われるかもしれません。どちらも電子回路基板に適した仕上げですが、それぞれに利点があります。環境に優しい基板を作りたいのであれば、ENIGの方が良い選択です。

HASLに対するENIGの主な利点は、その平坦性です。この平坦性は、はんだギャップを避け、部品を正確に配置するために必要です。また、ショートやオープンの回避にも役立ちます。このため、ENIGは多ピンやファインピッチの回路基板に適しています。

ENEPIGはPCB製造では一般的に使用されていない。これは水性の有機化合物で、裸の銅表面に塗布します。この有機皮膜は銅と選択的に結合し、腐食や酸化に強い有機金属層を形成します。有機層ははんだ付けの際に除去可能ですが、酸化や変色を防ぎます。

腐食に強い

従来の錫メッキ基板に比べ、ENEPIG PCBは耐食性に優れています。金とパラジウムの多層構造により、表面に黒ニッケルが形成されるのを防ぎます。また、ENEPIG仕上げは気孔がなく平滑であるため、腐食性成分を閉じ込めにくい。

ENIG PCBは、金とニッケル層の間にパラジウム層を追加しているため、金メッキ基板よりも耐腐食性に優れています。パラジウム層はニッケル層を完全に覆い、ブラックパッド症候群の発生を防ぎます。金とは異なり、パラジウムは金よりも融点が高く、酸化速度が低いため、耐食性に優れている。

ENEPIGは、従来の錫メッキ基板と比較して多くの利点があります。ENEPIGは、はんだ接合部の寿命が改善され、最高1,000℃の温度に耐えることができます。高密度でスイッチ接触面を持ち、優れた複数リフローはんだ付け能力を持つENEPIGは、高密度プリント基板や多面パッケージに最適です。

はんだ付けプロセスおよびはんだ付け方法

プリント回路基板をはんだ付けする前に考慮すべき要素がいくつかある。まず、基板が平らであることを確認しなければならない。次に、はんだ付けの前に表面をきれいにすること。第三に、正しいはんだペーストを使用すること。次に、部品をはんだ付けする。

プリント基板のはんだ付け工程

はんだ付けは、電気回路基板の組み立てに使用される基本的なプロセスである。プリント基板は、ピンとパッドで接続されたいくつかの小さな部品で構成されている。はんだ付けでは、部品を高温で溶かし合わせる。はんだ付けは危険な作業であるため、安全対策を熟知した経験者のみが行うべきである。

まず、部品を適切にクリーニングしなければならない。存在する可能性のある酸化膜を取り除く必要がある。次のステップは、フラックスを塗布することである。この材料は、はんだ付けに必要な酸化膜を分解するのに役立つ。このステップの後、プリント基板は溶けたはんだの上に置かれる。基板は金属の留め具で固定される。

次に、良いはんだを選ぶことが重要である。鉛フリーのはんだは環境にやさしく、融点も高い。また、鉛フリーのはんだは作業も簡単です。しかし、はんだ付け工程が不適切な場合、PCBに欠陥が生じ、修復が困難になることがあります。

ソフトソルダリング

はんだ付けは、電子部品をプリント回路基板に接続するために使用される一般的なプロセスである。ウェーブはんだ付けでは、部品を取り付ける前に基板の表面にはんだを塗布する。はんだは溶けた金属から成り、ドリルで開けられた穴や部品のリードに流れ込む。その後、手動のはんだごてを使って部品を実装する。

はんだ付け用フラックスにはいくつかの種類がある。フラックスは溶融金属を流動させるため、はんだ付けプロセスには欠かせないものです。また、基板表面の酸化物を除去し、はんだがスムーズかつ効率的に流れるようにします。フラックスには、無機、有機、固体の3種類がある。どのタイプであっても、はんだ付け後はフラックスを除去する必要があり、溶剤または水性の除去剤を使用することで行うことができる。

ガス・トーチを使ってはんだごてを加熱するのも、この工程を完了させるための選択肢のひとつである。ただし、ガス・トーチを使用する際には、安全上の注意を払うことが重要である。

はんだ付け前の表面クリーニング

PCBにはんだ付けする前に表面をクリーニングすることは、腐食を防ぐために非常に重要です。はんだ付けの際に使用するフラックスでは、すべての汚れを除去することはできないため、はんだ付けの前後に基板を徹底的にクリーニングすることが重要です。表面がきれいでないと、基板がもろくなったり、回路間がショートしたりすることがあります。

PCB表面の洗浄が不可能な場合もある。この場合、溶剤洗浄が必要になります。フラックスを運ぶ能力の高い溶剤を使えば、洗浄プロセスの寿命を延ばすことができます。ただし、強力な溶剤は高価で、安価なアルコールの5倍にもなることを念頭に置くことが重要です。

プリント基板にはんだ付けする前に表面をクリーニングすることは、さまざまな理由から非常に重要です。第一に、PCB上にフラックスが付着するのを防ぐことができ、はんだ接合部の不具合の原因となります。さらに、表面が濡れていたり湿度が高かったりすると、塩分がPCBに付着し、はんだ付けプロセスに影響を与えます。この汚染は、はんだ付け後の保護層の密着性にも影響します。このため、FS Technologyによれば、クリーニングはPCB組み立てに不可欠なステップである。このステップを軽んじると、失敗の原因になります。

ソルダーペースト印刷

プリント基板へのソルダーペースト印刷では、基板にはんだを塗布して部品を実装する。はんだ粒子は銅、鉛、錫などさまざまな種類の金属から作られている。ソルダーペーストの組成は、使用するフラックスの種類にも影響されます。はんだは金属の一種で、融点が低く、導電性に優れ、結晶化速度が速い。電子製品の実装に多用される。はんだには、軟らかいはんだ、硬いはんだ、錫鉛はんだなどの種類があります。

プリント基板にソルダーペーストを印刷するには、いくつかの方法がある。そのひとつがステンシルを使用する方法です。ステンシルはガーバーファイルを使用して設計され、その後、画像がステンシルシートに印刷されます。ステンシルシートは、ステンレススチール、ポリイミド、マイラーで作ることができます。

高品質のソルダーペースト印刷を保証するためには、適切なペーストとステンシルを選択することが重要です。ペーストはステンシルに対して適切な粒子サイズと幅でなければなりません。ペーストの種類も回路基板の品質に大きな影響を与えます。ペーストを選択したら、数時間以内に基板に塗布する必要があります。

フレックスPCBの製造工程における考慮点

フレックスPCBを設計する場合、多くの要素を考慮する必要があります。PCBに使用するはんだペーストだけでなく、各層の柔軟性も考慮する必要があります。これは層間剥離を防ぐために重要です。層が剥離すると、回路にダメージを与え、PCBの故障の原因となります。希望する柔軟性に適したはんだペースト材料を選択することで、層間剥離を防ぐことができます。また、層間剥離を減らすための機能を設計に導入することもできます。

フレックスPCBの設計

フレックスPCBを設計する場合、特定のガイドラインに従うことが重要です。特に、フレックスPCB設計では、電気部品と機械部品の間で一貫性を持たせる必要があります。これらの要素はどちらも回路の使いやすさと耐久性に大きな影響を与えます。さらに、フレックスPCBはIPC 6013-Cの曲げ試験要件を満たす必要があります。このため、回路レイアウトは曲げに対応できるように設計する必要があります。

さらに、フレックスPCBは筐体内部に実装できなければならない。そのため、連続的な屈曲や固定された屈曲形状が必要になる場合があります。さらに、フレックスPCBはリジッドPCBよりも大きな環状リングを必要とします。これは、PCBの設計がトラックの広い幅を考慮しなければならないことを意味します。これらの設計上の制約は、PCBのコストと製造時間に影響します。幸いなことに、フレックスPCBの設計を慎重に行えば、このような余分な出費を避けることができます。

フレックスPCBは、さまざまな製造プロセスに対応できるように設計することができます。これらのプロセスにより、設計者は製品に最適なレイアウトを決定しやすくなります。このタイプのPCBは、一般的に可動部のある製品に使用されます。そのため、どのように使用するかを決定することが重要です。

フレックス基板メーカーの選択

フレックスPCBメーカーを選ぶ際には、ISO、UL、IPCなどの規格や認証を遵守しているところを選ぶようにしてください。事前に承認されたフレックスPCBは、スムーズなプロセスと作業品質を保証します。また、PCM（プリント基板製造業者）アライアンスに加盟している企業を探すと、高品質のフレックスPCBを受け取ることができます。さらに、カスタム形状やサイズを提供するメーカーを選ぶこともできます。

フレキシブルプリント基板は、ポリイミドフィルム、フルオロカーボンフィルム、アラミドフィルムなどのさまざまなプラスチック層から作られている。層には誘電体と導電箔が含まれている。フレキシブルプリント基板の層数やその他の仕様は、コストに直接影響します。したがって、高品質のフレキシブルPCBをリーズナブルな価格で提供しているメーカーを選ぶことが重要です。

フレックスPCBメーカーを選ぶ際のもう一つの考慮点は、銅箔の厚さと種類です。銅箔の厚さは基板全体のコストに最も大きな影響を与えます。銅箔が厚いほど耐久性が高く、見栄えの良い基板になりますが、コストも高くなります。プリント基板の標準的な厚さは0.05mmから0.10mmです。より薄い基板は安価ですが、壊れやすく寿命が短くなります。

インサーキット解析

フレックスPCBを製造する場合、使用される材料は通常FR4またはRogers 4003材料である。この材料の選択は、部品配置、製造速度、はんだマスキング要件に基づいています。通常、PCB のビルドアップ・プロセスでは、基材上に複数の銅層を形成します。これらの層は、トレースやはんだパッドを作成するために、ステンシルやエッチングでパターン化されます。その後、フォトレジストを塗布したパネルに回路アートワークパターンを重ねます。これらの画像は、コリメートされた紫外線を通して製造パネルに転写されます。

フレックスPCBの製造工程では、リジッドPCBとは異なるハンドリング技術が必要となる。リジッドPCBは剛性が高いのに対して、フレキシブルPCBははるかに薄いため、特別なハンドリング装置が必要になります。このような薄い材料を適切に取り扱うことは、高い部品歩留まり率を達成するために不可欠です。さらに、不適切な取り扱いは、折り目やよじれを引き起こし、完成した回路の信頼性問題につながる可能性があります。

フレックスPCBの柔軟性は、スティフナーを含めることで改善できます。この材料は通常銅の薄い層で、カバーレイが硬化した後にフレックスPCBを安定させます。また、紫外線や経年劣化に対する保護効果もあります。

カバーレイの入手

次のプロジェクトでフレックスPCBを使用することを計画している場合、さまざまなタイプのカバーレイマテリアルを理解することが重要です。あるタイプはカバーフィルムと呼ばれ、外部回路を封止するように設計されています。これは、従来のPCBのソルダーレジストと同じ機能を果たします。カバーフィルムは通常、接着剤でラミネートされたポリイミドの薄い層で構成されています。特定の設計要件を満たすために、さまざまな厚さがあります。カバーレイ材料は、圧力と熱の下でフレックスPCBにラミネートされます。

カバーレイの素材はポリイミド製で、摩耗や浮き上がりからトレースを保護する。色は通常黒。厚さはメーカーによって異なる。カバーレイは1ミルの薄さから3ミルの厚さまであります。フレックスPCBアプリケーションに使用されるカバーレイの最も一般的な厚さは1ミルです。

カバーレイ材を選ぶ際には、フレックスPCBの設計要件に対応するものを選ぶ必要がある。カバーレイを貼る基本的な手順を以下に示す。フレックスPCBを保護するために使用する剥離フィルムは、フレックス回路をカバーするのに十分な厚みがあることを確認してください。また、適切なカバーレイ材質を選択する際には、「C」のマーキングラインとパッドも考慮する必要があります。

RFおよびマイクロ波PCBの設計はなぜ難しいのか？

簡単に説明すると、RFおよびマイクロ波PCBは高周波で動作するように設計されているため、設計プロセスは少し複雑になります。信号ノイズに対してより敏感であることに加え、導電性材料を必要とし、鋭利な角があります。

RF およびマイクロ波 PCB は高周波信号を操作するように設計されています。

RFおよびマイクロ波回路基板は、高周波信号を操作するために設計された特殊な基板である。これらの基板は多くの場合、CTEが低い材料で作られており、高温条件下での安定性が高くなっている。また、多層のアライメントも容易である。さらに、多層ボードのスタックアップ構造が特徴で、組み立てコストの削減と性能の最大化に役立ちます。高周波信号はノイズに非常に敏感であり、設計者は回路基板がこのノイズに強いことを保証する必要がある。

RFプリント基板には高誘電率基板が不可欠です。比誘電率とは、誘電率と真空誘電率の比のことである。この特徴は、回路基板上に必要なスペースを最小限に抑えることができるため重要である。さらに、基板材料は高温でも低温でも安定でなければならず、湿度にも耐性がなければならない。

信号ノイズに対してより敏感である

高周波信号ノイズは、RFおよびマイクロ波プリント基板でよく発生する問題であり、設計者はその影響を低減するために特に注意しなければならない。RF信号やマイクロ波信号は、高速デジタル信号に比べて信号ノイズに対する許容度が非常に低いため、その影響を最小限に抑えるような形状にする必要があります。信号ノイズの経路が途切れないように、回路基板にはグランドプレーンを使用する。

信号ノイズはラジオやマイクロ波の基板に多くの悪影響を及ぼします。まず、RF やマイクロ波の信号は、最も抵抗の少ない経路を通るため、信号ノイズの影響を受けやすい。周波数の高い信号はインダクタンスの低い経路を通る傾向があり、信号ノイズやリンギングの原因となります。したがって、ドライバーからレシーバーまで連続したグランドプレーンを確保することが重要です。

熱を放散するために導電性材料が必要である。

RFまたはマイクロ波プリント回路基板に電力が印加されると、導電性材料は発生した熱を放散させなければなりません。これは、一般的な熱流モデルに従って、熱源から温度の低い領域へと熱が流れることで達成されます。一般的に、銅のような導電性材料は、損失なく熱を放散する能力があるため、RFアプリケーションに使用されます。

PCB基板の誘電率（Dk）は、その基板の放熱性を決定します。導電性材料で作られたPCBは、不活性材料で作られたものよりもDk値が低くなります。Dk値が高いほど、PCBは小さくなります。

複数のデザインルールが必要

RFおよびマイクロ波PCBには、最適な性能を得るために従わなければならない複数の設計ルールがある。例えば、RF/マイクロ波PCBのレイアウトは、導体間のインピーダンス整合の必要性を考慮しなければならない。さらに、回路レイアウトは、導体間のエネルギー交換であるクロストークのリスクも最小限に抑えなければなりません。

RF/マイクロ波プリント基板を設計する際のもう一つの重要なルールは、基板材料が低湿度を吸収できなければならないということである。これにより、回路基板に必要なスペースを小さくすることができます。基板材料のもう一つの考慮点は比誘電率で、これは誘電率と真空誘電率の比です。理想的には、RF/マイクロ波PCB材料の比誘電率は、線幅とインピーダンスの公差を損なうことなく、高速相互接続を可能にするのに十分高くなければならない。そのためには、予備的なパラメータと材料を注意深く分析し、回路基板図を用いて決定する必要があります。

フレックス基板設計とリジッド基板設計の違い

フレックスPCBに興味がある場合、フレックス基板設計とリジッド基板設計の違いが何なのか疑問に思うかもしれません。どちらも主な絶縁材料としてFR4を使用していますが、フレックス基板とリジッド基板にはいくつかの違いがあります。最初の大きな違いは、フレックス基板は表面に取り付けたり貼り付けたりできることです。もう一つの大きな違いは、フレックスPCBにシールドフィルムを追加できることです。リジッドPCBとフレックスPCBの最後の違いは、使用される絶縁材料の種類です。

FR4は、フレックスPCB用の最も一般的なリジッド絶縁材料です。

リジッドPCBはFR4エポキシラミネートで構成されています。通常、この材料はPCB製造のための最も安価な材料である。しかし、この材料は高温性能を必要とする用途には適していません。これに対処するため、メーカーはFR4コアに高温ラミネートを使用しています。その結果、コストが削減され、耐久性が向上し、性能が改善されます。

フレキシブルPCBは、ポリエステルやポリイミドフィルムなどの柔軟な素材から作られている。これらの材料は安価ですが、高周波回路には不向きです。リジッドPCBは、効率的に機能するためにFR4材料が必要です。リジッドPCBは、医療・製薬業界や各種機器にも使用されています。

FR4プリント基板を選ぶ際に考慮すべき点はたくさんありますが、最も重要なのは製品の品質です。多くのメーカーが手頃な価格の製品を製造していますが、品質に妥協すべきではありません。基板の層数を決定する場合、厚さは重要です。厚いシートの方が長持ちする。また、どのような電気回路にも不可欠なインピーダンス・マッチングが正しいかどうかも確認してください。

FR4は誘電率が非常に高く、高温や機械的条件に最適です。しかし、FR4は高周波用途には推奨されません。このような用途では、高周波ラミネートがより良い選択です。

フレックス基板設計におけるオフセット導体

オフセット導体は、フレックス回路の設計において重要な要素です。オフセット導体は多くの用途に最適ですが、問題を引き起こすこともあります。組み立て、使用、取り扱い中に損傷する可能性があります。これを防ぐには、使用する材料が重要です。使用される材料にはさまざまな種類があり、メーカーはどの種類が自社のニーズに最も適しているかを判断しなければならない。フレックス回路に使われる一般的な素材には、銅とポリイミドがある。

オフセット・トレースは、曲げ時に外部導体に過剰なストレスが集中するのを防ぐのに役立つ。銅フィーチャは、外層に最低 0.025 インチの隙間が必要です。さらに、フレックス層の厚さのバランスをとることも重要です。さらに、フレックス層はペアで使用することもできる。フレックス接着剤をリジッドエリアから離すことも重要です。さらに、平行レイアウトは機械的ストレスを排除するのに役立ちます。

フレックス回路には通常、リジッドとフレキシブルの2種類がある。フレキシブル・フレックス回路は、しばしばフレックス・ボード設計と呼ばれる。このタイプの基板は複数の銅層でできており、各層はさまざまな角度で曲げることができる。曲げ半径は、回路の形状と完全性を維持するために重要です。

フレックス回路はリジッド回路とは異なるが、多くの工程は同じである。フレックス材料（通常は銅クラッドポリイミド）は、穴あけ、メッキ、フォトイメージング、現像される。その後、余分な水分を取り除くために焼成される。最後に、基板が剥がれたり割れたりするのを防ぐカバーレイ層で覆われます。