PCB技術 - 鉛フリーPCB表面処理のICTへの影響

アブストラクト鉛フリーPCBは回路内テスト（ICT）に新たな問題をもたらした。この論文は既存のプリント配線板表面処理プロセスについて述べ、これらのプロセスがICT。ICTの鍵はテストポイントとの接触の信頼性であることを指摘し、そして、ICT要件を満たすためにプリント配線板建設プロセスの間になされる必要のある特定の変化を紹介します.

ICTはまだプリント回路基板アセンブリ（PCA）の製造およびテストプロセスで重要な役割を果たしているが、鉛フリーPCBの人々の追求はどのようにICTステージに影響を与えるだろうか？

本論文では，鉛フリーPCBの表面処理，特に製造工程のictステージについて述べ，鉛フリー表面処理の成功した試験はpcb構築プロセスの有益な寄与にも依存することを明らかにする。

PCB表面処理プロセス選択

原因と効果を理解する前に、PCB表面処理プロセスの種類とこれらのタイプがどのようなものを提供できるかを記述することは非常に重要である。すべてのプリント回路基板（PCB）は、基板上に銅層を有する。銅の層が保護されていない場合、それは酸化され、破損されます。利用可能な多くの異なる保護層があり、最も一般的なものは、ホットエアハンダレベリング（HASL）、有機はんだ保護（OSP）、無電解ニッケル金浸漬（ENIG）、銀浸漬、および錫浸漬である。

熱風ハンダレベリング（HASL）

HASLは、業界で使用される主な鉛表面処理プロセスです。このプロセスは、回路基板をリードすず合金に浸漬して形成し、余分なはんだを「エアナイフ」で除去する。いわゆる空気ナイフは、ボードの表面に吹く熱い空気です。pcaプロセスでは，halには多くの利点があり，最も安価なpcbであり，多層リフローはんだ付け，洗浄及び貯蔵後に表面層をはんだ付けすることができる。ICTに関しては、HASLはまた、テストパッドおよびバイアをはんだで自動的に覆うプロセスを提供する。しかしながら、既存の代替方法に比べて、HASL面の平坦性、または平面性が悪い。現在、HASLの自然な置換特性のためにますます人気があるようになっているいくつかの無鉛のHash代替プロセスがあります。長年の間、HASLは良い結果で適用されました、しかし、「環境保護」緑のプロセス要件の出現で、このプロセスの存在は数えられます。無鉛の問題に加えて、ボードの複雑さと細かいピッチの増加は、HASLプロセスの多くの制限を公開している。

利点：低コストのPCB表面技術は、製造プロセス全体のはんだ付け性を維持し、ICTに悪影響を与えています。

欠点：通常、鉛含有プロセスを使用する。鉛含有プロセスは現在制限され、最終的に2007年までに除去される。ファインピンピッチ（＜0.64 mm）では、はんだブリッジングや厚みの問題を引き起こす可能性があります。不均一な表面は、アセンブリプロセスにおける共平面性問題を引き起こすことがある。

有機半田プロテクター

有機はんだプロテクター（OSP）を用いて、PCBの銅表面上に薄い均一な保護層を形成する。このコーティングは、記憶およびアセンブリ動作中に回路を酸化から保護する。このプロセスは、長い間、されているが、最近では鉛フリー技術として人気を得ているとファインピッチソリューションが求められている。

OSP表面処理の使用, テストポイントが溶接されていない場合, それは、ICTの針ベッド固定具の接触問題を引き起こします. OSP層を通過するためによりシャープな***タイプに変更されただけでは、PCAテスト穴またはテストパッドを貫通して破損するだけです。研究によると、より高い検出力に切り替えたり、***タイプを変更したりすることは収量にほとんど影響しないことが明らかになった。未処理銅は鉛はんだよりも降伏強度が高い, そして、唯一の結果は、それが露出銅テストパッドを損傷することです. すべてのテスト容易性ガイドラインは、露出銅を直接探さないことを強く勧めます. OSPの使用, ICTフェーズのためにOSP規則のセットを定義する必要があります. 最も重要な規則は、ステンシルを プリント配線板プロセス はんだペーストをICTによって連絡される必要があるテストパッド及びビアに適用することを可能にする.

利点：単位コスト、良い共平面性、無鉛プロセス、および改善されたはんだ付け性でHASLと匹敵する。

銀浸漬

銀浸漬はpcb表面処理の新たに添加した方法である。それは主にアジアで使われて、北アメリカ　　とヨーロッパで進められています。はんだ付け工程中、銀層ははんだ接合部に溶融し、銅層上に錫／鉛／銀合金を残す。この合金はbgaパッケージ用の非常に信頼できるはんだ接合を提供する。対照的な色は検査することを簡単にします、そして、それは溶接のHASLに対する自然な代わりでもあります。

銀浸は非常に良い開発の見通しで表面処理技術ですが、すべての新しい表面処理技術のように、エンドユーザーは非常に保守的です。多くのメーカーは、このプロセスを「調査中」プロセスと考えますが、それは最高の無鉛の表面プロセス選択になる可能性があります。

利点：優れた溶接性、滑らかな表面、HASL浸漬の自然な置換。

欠点：エンドユーザーの保守的態度は、業界に関連する情報が不足していることを意味します。

すず浸漬

これは比較的新しい表面処理プロセスであり，銀浸漬プロセスに多くの類似した特性を有する。しかしながら、PCB製造工程における錫浸漬プロセスで使用されるチオ尿素（発癌性物質である可能性がある）を防止する必要性により、考慮すべき主要な健康及び安全性の問題がある。さらに、抗マイグレーション剤がこの問題を制御する際に特定の効果を達成することができるが、錫の移動（「錫バリ」効果）に注意を払うべきである。

利点：良好な溶接性、滑らかな表面、比較的低コスト。

欠点：健康と安全性の問題、限られた数の熱サイクル。

以上がPCB無鉛処理の主な方法である。HASLは、まだ最も広く使われているPCB処理技術です。この場合、テストエンジニアの変更はありません。いくつかの国では、HASLは法律によって禁止されました、そして、選択肢は採用されました。PCA製造がより多くの異なる世界地域に拡大するように、ICTテストで見ることができるますます多くの無鉛処理プロセスが、あります。OSPはHASLにとって自然な代替品ではないが、PCA製造業者によって研究された好ましい代替処理溶液となっている。テストパッドおよびビアにはんだペーストを使用するためにプロセスが変更されない場合、実際のICTテストの信頼性の問題が生じる

結論は，pcb表面処理のプロセスが完全ではなく，それぞれの方法が考慮すべき独自の問題を持つことである。これらの問題のいくつかは他より深刻であり、これらの無鉛PCB表面処理プロセスは、ICTの固定接点信頼性問題を防止するために、工程段階で修正される必要がある。

OSP層を貫通するのに必要な高い力と組み合わせた銅表面の直接検出は、薄い銅層を損傷させ、内部短絡を引き起こす実際の潜在的脅威をもたらす。したがって、我々の推薦は露出した銅表面を決して調査することになっていません。最近の例では、5〜10のフィクスチャ励起後、ボードのバイアまたはテストポイントをパンクすることができることが示されている。

一部のPCAメーカーのために、ICTに対するOSPの影響は、彼らが全くOSPをもはや使わないような大きな問題を引き起こしました。他のメーカーは、以下に記載された「OSP規則」に従う方法を学び始めました。ICTテスト備品や手順のための“OSPルール”:ような最新の業界のテスト可能性勧告に注意を払う。これは常にテスト接続点（テストパッドまたはビア）にはんだペーストを加え、OSPで覆われた露出銅層をプローブしないでください。

いくつかのPCB会社の傾向は、OSPがHASL. この選択は、おそらく単位コスト節約の認識のためです. ICTエンジニアはこの傾向に注意を払うべきです。 OSPめっきPCB 他の任意の無鉛表面処理プロセスの性能を達成しない, テストパッドがはんだで覆われない限り.