PCB外層処理の概要

Kella Knack
|  投稿日 2020/04/7, 火曜日  |  更新日 2020/05/7, 木曜日
PCB外層処理の概要

以前の2部構成の記事で、内層処理、積層、穿孔、めっきに関連するPCB製造工程について説明しました。プロセスの最後のステップは外層処理であり、以下で説明します。外層仕上げの詳細な説明、異なるビアの形成方法、多層構築プロセスにおけるステップについては、私の前のブログを参照してください。 

外層処理の開始

PCBの所望のめっき銅厚さが達成されたら、外層パターンを定義するために特徴の間の銅をエッチングで除去する必要があります。望ましい銅の完全性を破壊せずに不要な銅を除去する方法についての懸念が生じます。その答えは図1に示されており、PCBの外層を仕上げるために関与する処理ステップを示しています。 

Processing Steps for a Typical Outer Layer
図1. 典型的な外層処理ステップ

ここでは、処理後にPCB上に残る銅の上に異なる金属がめっきされます。この例では、スズ鉛、はんだ、またはROHS(有害物質の削減)に準拠した材料です。スズ鉛は銅パターンを保護しながら、不要な銅をエッチングで除去することを可能にします。図2は、この目的に使用される典型的なラインです。このプロセスのステップには次のものが含まれます:

strip-etch-strip line
図2. 外層のストリップ・エッチ・ストリップライン

エッチングで除去される銅を露出させるために、めっき抵抗を剥がします。
不要な銅をエッチングで除去します。はんだめっきをエッチングで除去します(SES—strip/etch/stripと呼ばれます)。

このプロセスのこの時点で、PCBは図1のステップ12に示されているように見えます。はんだストップマスクとレジェンドまたはシルクスクリーンがまだ必要です。

図3は、典型的な液体はんだマスク適用機です。PCBパネルは機械内で垂直に吊り下げられ、両側に液体はんだ抵抗のカーテンが適用されます。

Soldermask Application Station
図3. 液体フォトイメージャブルはんだマスク適用ステーション

はんだストップマスクが適用された後、触れると乾燥している(触れて乾いている)状態になるまで乾燥されます。はんだマスクは感光性です。乾燥したらすぐに、図4に示されているような写真印刷機に置かれます。

Soldermask imaging station
図4. はんだマスクイメージングステーション

次の工程は、はんだマスクの開発であり、これには、はんだ付けされる部分や、コネクターなどの部品が取り付けられる穴の上にあるマスクを洗い流す作業が含まれます。トレースとパッドが銅であるため、このプロセスはSMOBC(銅上のはんだストップマスク)と呼ばれます。

はんだマスクが適用された後、Tシャツに模様を置くのと同じスクリーニング方法を使用して、レジェンドまたはシルクスクリーンが適用されます。これはスクリーニングプロセスであるため、このプロセスでPCBに配置できる機能のサイズ、位置、精度は限られています。文字サイズや線幅がこのプロセスの限界内に収まるように注意する必要があります。場合によっては、レジェンドは液体フォトイメージャブルはんだレジストと同様の感光性材料を使用して作成されます。

前述の通り、PCBは露出した銅に保護コーティングを施すことを除いて、基本的に完成しています。このコーティングは、非常に短時間で周囲の空気中で発生するコンポーネント取り付けパッドと露出した銅の腐食を防ぐために必要です。外層仕上げの適用は、ボードのはんだ付け性を保持します。それぞれの仕上げと、それぞれの長所と短所は、上記で参照されたブログで詳細に説明されていますが、以下の通りです:

  • ホットエアはんだレベリング
  • オーガニックコーティングまたはOSP(例:Entec 106)
  • めっきスズ
  • 電解はんだ
  • 電解金めっきの上の電解ニッケルめっき
  • 無電解ニッケル下の浸金(ENIG)
  • 無電解ニッケル、パラジウム、浸金(ENPIG)
  • 無電解パラジウム、浸金(EPIG)
  • 無電解銀
  • 無電解スズ

選択した外層表面仕上げの適用後、PCB製造プロセスの残りのステップはデパネライゼーションです。この操作は、ドリルに似た機械で行われます。
しかし、ドリルビットの代わりに、このユニットには木材部品をルーティングするのに使われるようなルータービットがあります。このビットはPCBの周囲を移動し、パネルからPCBを切り出します。もしブレークアウェイタブが必要な場合は、この工程の段階で形成されます。この時点で、PCBは完成し、残るのはベアボードテスト

まとめ

外層表面仕上げを施すプロセスは、PCB製造プロセスの最後のステップです。このプロセスには、エッチングレジストを剥がし、不要な銅をエッチングで除去し、はんだメッキをエッチングで除去し、シルクスクリーンまたはレジェンドを適用し、コンポーネント取り付けパッドと露出した銅に保護コーティングを適用する作業が含まれます。PCB製造プロセス全体を通じて概説されたステップに従うことで、製造されたボードが製品の寿命にわたって設計通りに機能することが保証されます。

さらに質問がありますか?Altiumの専門家に電話するか、多層PCBスタックアップの計画についてAltium Designer®でさらに読み進めてください。

参照文献:

  1. Ritchey, Lee W. と Zasio, John J.、『Right The First Time, A Practical Handbook on High-Speed PCB and System Design Volume 2.』

筆者について

筆者について

Kella Knackは、信号インテグリティ分析、PCBデザイン広告EMI制御などの高速設計のトピックに関するトレーニング、コンサルティング、出版に従事するSpeeding Edgeのマーケティング担当副社長です。以前は、新興企業から数十億ドル規模の企業まで、幅広いハイテク企業のマーケティング コンサルタントを務めていました。また、PCB、ネットワーキング、EDA市場領域を扱う業界誌の編集者も務めていました。

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