プリント基板 (PCB) の世界では、材料と製造プロセスの選択が電子デバイスの品質と性能に大きな影響を与える可能性があります。そのようなバリエーションの 1 つは厚い金の PCB で、標準の PCB に比べて独自の利点があります。ここでは、厚い金 PCB を包括的に理解し、その構成、利点、従来の PCB との違いを説明することを目的としています。
1.厚い金の基板を理解する
厚膜金 PCB は、表面に非常に厚い金層を備えた特殊なタイプのプリント基板です。これらは、銅と誘電体材料の複数の層で構成されており、その上に金の層が追加されています。これらの PCB は、金層が均一でしっかりと接合される電気めっきプロセスを通じて製造されています。標準の PCB とは異なり、厚い金 PCB は、最終表面仕上げに非常に厚い金めっき層を持っています。標準的な PCB 上の金の厚さは、通常約 1 ～ 2 マイクロインチ、つまり 0.025 ～ 0.05 ミクロンです。比較すると、厚い金 PCB の金層の厚さは通常 30 ～ 120 マイクロインチ、つまり 0.75 ～ 3 ミクロンです。
2.厚い金基板の利点
厚い金の PCB には、耐久性の向上、導電性の向上、優れた性能など、標準オプションに比べて多くの利点があります。
耐久性:
厚い金 PCB の主な利点の 1 つは、その優れた耐久性です。これらのボードは過酷な環境に耐えるように特別に設計されており、極端な温度や過酷な条件に頻繁にさらされるアプリケーションに最適です。金メッキの厚さにより、腐食、酸化、その他の損傷に対する保護層が形成され、PCB の寿命が長くなります。
導電性を高める：
厚い金の PCB は優れた導電性を備えているため、効率的な信号伝送が必要なアプリケーションの最初の選択肢となります。金メッキの厚みが増すことで抵抗が低減され、電気的性能が向上し、ボード全体でのシームレスな信号伝送が保証されます。これは、正確で信頼性の高いデータ伝送が重要な通信、航空宇宙、医療機器などの業界にとって特に重要です。
はんだ付け性の向上:
厚い金 PCB のもう 1 つの利点は、はんだ付け性の向上です。金めっきの厚みが増すと、はんだの流れと濡れが改善され、製造中にはんだリフローの問題が発生する可能性が減ります。これにより、強力で信頼性の高いはんだ接合が保証され、潜在的な欠陥が排除され、製品全体の品質が向上します。
接点寿命：
厚い金の PCB 上の電気接点は、金メッキの厚さが増すため、より長く持続します。これにより、接触の信頼性が向上し、時間の経過とともに信号が劣化したり接続が断続的になったりするリスクが軽減されます。そのため、これらのPCBは、カードコネクタやメモリモジュールなど、長期にわたる接触性能が必要な、挿抜サイクルの多いアプリケーションで広く使用されています。
耐摩耗性の向上:
厚い金の PCB は、繰り返しの磨耗が必要な用途で優れた性能を発揮します。金メッキの厚みが増すことで保護バリアが形成され、繰り返しの使用による摩擦やこすれの影響に耐えることができます。そのため、コネクタ、タッチパッド、ボタン、および継続的な物理的接触が起こりやすいその他のコンポーネントに最適であり、寿命と一貫したパフォーマンスが保証されます。
信号損失を軽減します:
信号損失は、高周波アプリケーションでは一般的な問題です。ただし、厚い金の PCB は、その強化された導電性による信号損失を最小限に抑えることができる実行可能なソリューションを提供します。これらの PCB は低抵抗を特徴としており、最適な信号整合性を確保し、データ伝送損失を最小限に抑え、システム効率を最大化します。そのため、通信、無線機器、高周波機器などの業界で広く使用されています。
3. 厚い金 PCB では金メッキの厚さを増やすことの重要性:
厚い金 PCB の金メッキの厚さを増やすことは、いくつかの重要な目的に役立ちます。まず、酸化や腐食に対する保護がさらに強化され、過酷な環境でも長期的な信頼性と安定性が保証されます。厚い金メッキはバリアとして機能し、特に湿気、湿気、または産業汚染物質にさらされた場合に、下にある銅トレースと外部大気との間の化学反応を防ぎます。
第 2 に、金層が厚くなることで、PCB の全体的な導電性と信号伝送能力が向上します。金は優れた電気伝導体であり、標準的な PCB の導電性トレースに一般的に使用される銅よりもさらに優れています。表面の金含有量を増やすことにより、厚い金 PCB は抵抗率を下げ、信号損失を最小限に抑え、特に高周波アプリケーションや低レベル信号を伴うアプリケーションで優れたパフォーマンスを保証できます。
さらに、より厚い金の層により、はんだ付け性が向上し、部品実装面が強化されます。金ははんだ付け性に優れており、組み立て時に確実なはんだ接合が可能です。はんだ接合が弱いか不規則な場合、断続的または完全な回路障害が発生する可能性があるため、この点は非常に重要です。金の厚みが増すと機械的耐久性も向上し、厚い金の PCB が摩耗や損傷を受けにくくなり、機械的応力や振動に対する耐性が高まります。
厚い金 PCB では金層の厚みが増すため、標準 PCB と比較してコストも高くなることに注意してください。大規模な金めっきプロセスには追加の時間、リソース、専門知識が必要となり、製造コストが増加します。ただし、優れた品質、信頼性、寿命が必要なアプリケーションの場合、厚い金の PCB への投資は、標準的な PCB の使用に伴う潜在的なリスクとコストを上回ることがよくあります。
4.厚い金PCBと標準PCBの違い:
標準的な PCB は通常、基板の片面または両面に銅層を備えたエポキシ材料で作られています。 これらの銅層は、必要な回路を作成するために製造プロセス中にエッチングされます。銅層の厚さは用途に応じて異なりますが、通常は 1 ～ 4 オンスの範囲です。
厚膜金 PCB は、その名が示すように、標準 PCB と比較して金メッキ層が厚いです。標準的な PCB の金メッキの厚さは通常 20 ～ 30 マイクロ インチ (0.5 ～ 0.75 ミクロン) ですが、厚い金 PCB の金メッキの厚さは 50 ～ 100 マイクロ インチ (1.25 ～ 2.5 ミクロン) です。
厚い金 PCB と標準 PCB の主な違いは、金層の厚さ、製造の複雑さ、コスト、適用分野、および高温環境への適用の制限です。
金層の厚さ:
厚い金 PCB と標準 PCB の主な違いは、金層の厚さです。厚肉金 PCB は、標準 PCB よりも厚い金メッキ層を備えています。この追加の厚みは、PCB の耐久性と電気的性能の向上に役立ちます。厚い金の層は、PCB の腐食、酸化、摩耗に対する耐性を強化する保護コーティングを提供します。これにより、過酷な環境における PCB の回復力が高まり、長期にわたる信頼性の高い動作が保証されます。厚い金メッキにより導電性も向上し、効率的な信号伝送が可能になります。これは、電気通信、医療機器、航空宇宙システムなど、高周波または高速信号伝送を必要とするアプリケーションで特に有利です。
料金：
標準 PCB と比較して、厚い金 PCB の生産コストは通常より高くなります。このコスト高は、必要な厚さを実現するために追加の金材料を必要とするめっきプロセスに起因します。ただし、厚い金 PCB の優れた信頼性とパフォーマンスにより、特に厳しい要件を満たす必要があるアプリケーションでは、追加コストが正当化されます。
応用分野:
標準 PCB は、家庭用電化製品、自動車システム、産業機器などのさまざまな業界で広く使用されています。これらは、高い信頼性が最優先事項ではないアプリケーションに適しています。一方、厚い金の PCB は、優れた信頼性と性能が要求される専門分野で主に使用されます。これらの応用分野の例には、航空宇宙産業、医療機器、軍事機器、通信システムなどがあります。これらの分野では、重要な機能は信頼性の高い高品質の電子部品に依存しているため、厚い金の PCB が第一の選択肢となります。
製造の複雑さ:
標準的な PCB と比較して、厚い金の PCB の製造プロセスはより複雑で時間がかかります。望ましい金層の厚さを実現するには、電気めっきプロセスを注意深く制御する必要があります。これにより、生産プロセスの複雑さと必要な時間が増加します。金層の厚さの変動は PCB の性能と信頼性に影響を与える可能性があるため、めっきプロセスを正確に制御することが重要です。この細心の注意を払った製造プロセスは、厚い金の PCB の優れた品質と機能に貢献しています。
高温環境への適合性は限られています:
厚い金の PCB はほとんどの環境で良好に機能しますが、高温アプリケーションには最適な選択肢ではない可能性があります。極端な高温条件下では、厚い金層が劣化したり剥離したりして、PCB の全体的なパフォーマンスに影響を与える可能性があります。
この場合、浸漬錫 (ISn) や浸漬銀 (IAg) などの代替表面処理が推奨される場合があります。これらの処理により、PCB の機能に影響を与えることなく、高温の影響から適切に保護されます。
PCB 材料の選択は、電子デバイスの品質と性能に大きな影響を与える可能性があります。厚い金 PCB は、耐久性の向上、はんだ付け性の向上、優れた導電性、優れた接触信頼性、保存寿命の延長などの独自の利点を提供します。その利点により、生産コストの上昇が正当化され、航空宇宙、医療機器、軍事機器、通信システムなど、信頼性を優先する特殊産業に特に適しています。電子デバイスの性能と寿命の最適化を目指すエンジニア、設計者、製造業者にとって、厚膜金 PCB と標準 PCB の構成、利点、違いを理解することは非常に重要です。厚い金 PCB の独自の特性を活用することで、顧客に信頼性の高い高品質の製品を保証できます。
投稿日時: 2023 年 9 月 13 日
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