プリント基板の表面仕上げを選ぶ際に、主要な選択肢としてHASLとENIGの2つがあります。どちらも銅配線に保護コーティングを施しますが、それぞれにトレードオフがあります。HASLとENIGの違いを理解することは、特定のプロジェクトに最適な方法を選択する上で非常に重要です。この記事では、これらのアプローチの主な違いを徹底的に検討し、それぞれの長所と短所を比較検討します。最終的には、PCB設計に最適な表面仕上げ方法を情報に基づいて決定するために必要な洞察が得られるでしょう。
1. HASL（ホットエアーソルダーレベリング）の理解
HASLは「Hot Air Solder Leveling（ホットエアーソルダーレベリング）」の略で、広く使用されているPCB表面仕上げプロセスです。プリント基板上のむき出しの銅配線とパッドに液体はんだの層を塗布します。その後、ホットエアーナイフを用いてはんだを平滑にし、余分なはんだを取り除きます。これにより、均一に塗布されたはんだ仕上げが実現し、銅の酸化を防ぎ、良好なはんだ付け性を実現します。
HASL 仕上げの 2 つの主なタイプ:
鉛系HASL：このタイプは、スズと鉛の両方を含むスズ鉛はんだ合金を使用します。優れた保存寿命とはんだ付け性を備えていますが、鉛の含有量が環境および健康への影響を懸念しています。
鉛フリーHASL：鉛の代わりに、銀、銅、またはビスマスと錫を組み合わせた鉛フリーはんだ合金を使用します。 RoHS規格 ただし、酸化されやすく、より高い処理温度が必要になります。
1.1 HASLの利点
- シンプルなプロセス - HASL は他の仕上げ方法に比べて操作が簡単です。
- 低コスト – HASL は手頃な価格の表面仕上げソリューションを提供します。
- 可用性 – HASL は、広く利用可能で一般的な仕上げオプションです。
- 目視検査可能性 - HASL 仕上げは目視で簡単に検査できます。
- 適合性 介して穴コンポーネント – はんだ付けプロセスに耐える強力なコーティングにより、スルーホール部品の組み立てに特に適しています。
1.2 HASLの欠点
- 表面の滑らかさ – はんだ層に凹凸がある場合があり、 SMT およびファインピッチコンポーネント。
- 寸法許容差 – HASL では、非常に薄いボードや厚いボードには制限があります。
- 熱応力 - 処理中の高熱によりボードが損傷する可能性があります。
- 穴の許容誤差 – HASL は、メッキされた穴の厳しい許容誤差に耐えられない場合があります。
- ワイヤボンディング - 表面仕上げはワイヤボンディング用途には適していません。
1.3アプリケーション
HASL が好まれる例としては次のようなものがあります。
低予算の電子機器 - 手頃な価格の HASL プロセスは、低予算の消費者向けデバイスの大量生産に適しています。
プロトタイピングのニーズ – HASL はターンアラウンドが早く、耐久性も優れているため、PCB のプロトタイピングに最適です。
それほど重要でない寿命 – 寿命が短い製品の場合、HASL は追加コストなしで十分な寿命を提供します。
教育および趣味 – HASL のアクセシビリティと使いやすさは、教育または趣味の PCB 製造に適しています。
2. ENIG（無電解ニッケル浸金めっき）について
ENIGは無電解ニッケル浸金（Electroless Nickel Immersion Gold）の略で、堅牢で長寿命の回路基板に最適な、広く普及しているPCB表面処理です。酸化を防ぐために、無電解ニッケル層の上に薄い金層をめっきします。
2.1 ENIGの利点
- 鉛フリー - 一部の仕上げとは異なり、ENIGは鉛を一切含みません。そのため、RoHS基準を満たしています。
- 高い導電性 - 金層は優れた電気伝導性を提供し、パフォーマンスを向上させます。
- フラットな表面 – ENIG は、ファインピッチのコンポーネントと表面実装技術に適したフラットな表面を提供し、正確な組み立てを可能にします。
- 耐久性 – ENIG は、長期間にわたる環境ストレスや物理的摩耗によく耐えます。
- 優れた保存寿命 – ENIG コーティングされたボードは他の仕上げに比べて保存寿命が長く、はんだ付け性が長期間維持されます。
2.2 ENIGの欠点
- 高価 – ENIGの材料費と加工費はHSALよりも高い
- 困難な再作業 - 熱風はんだレベリングとは異なり、ENIG仕上げでは部品の取り外しや交換が困難です。
- 信号損失 – 薄い金の層により、高周波でわずかな信号損失が発生する可能性があります。
- 複雑なプロセス – ENIG 堆積方法は HASL よりも複雑です。
- ブラック パッドのリスク - 金とニッケルの結合が弱いと、「ブラック パッド」の欠陥が発生する可能性があります。
2.3アプリケーション
ENIG は、次のような特性を持つアプリケーションで PCB 表面仕上げとして好まれることが多いです。
ファインピッチ部品 - 滑らかな ENIG 仕上げにより、小さく繊細な部品を狭い間隔で配置できます。
高度なはんだ付け - 鉛フリーはんだ付けなどの技術は、ENIG のはんだ付け性と平坦性から恩恵を受けます。
長期的な信頼性 - PCB が長期間にわたって一貫して機能する必要がある場合、ENIG は耐久性を提供します。
過酷な環境 - ENIG の腐食保護により、機械的および熱的に厳しい条件にも適しています。
参考文献： PCB表面仕上げの一般的な8つの種類
3. HSALとENIGの違い
| HSAL | ENIG | |
| 金属コーティング | 錫-鉛または錫-銀-銅 | ニッケルと金 |
| めっき厚 | はんだ層が厚い | より薄い金層 |
| 銅との密着性 | 金属結合により良好 | ニッケルバリア層により良好 |
| 熱応力 | 損傷の危険性が高い | 反りのリスクが低い |
| 電気的能力 | 低くなる | ゴールドのせいで高い |
| 平坦 | 不均一になる可能性があります | なめらかな仕上がり |
| はんだ付け | 手はんだ付けに最適 | 高度な技術にも対応 |
| コンポーネントの互換性 | スルーホールやSMTに適していますが、ファインピッチには不向きです | ファインピッチを含むすべてのコンポーネントタイプを使用可能 |
| 使用条件 | 過酷な環境には推奨されません | 過酷な環境に耐える |
| 費用 | コスト効率が高く、シンプルなプロセス | 金浸漬プロセスにより高価になる |
| 貯蔵寿命 | 低く、酸化しやすい | 金が酸化を防ぐため長持ちします |
| 環境にやさしい | 環境に優しくない鉛の変種 | 環境に安全 |
4. HASL vs. ENIG: 適切な表面仕上げの選択
HASLとENIGの表面仕上げのどちらを選ぶかは、それぞれの用途に応じて長所と短所を考慮する必要があります。HASLは、コスト効率に優れ、長期保存が可能な表面仕上げソリューションを提供します。プロセスはシンプルで、広く利用されています。コスト削減と入手性の高さを最優先する場合、HASLは最適な選択肢となります。一方、ENIGは、ニッケル上に滑らかで薄い金コーティングを施すことで、優れた耐酸化性と長期保存性を実現します。ENIGは、ファインピッチ部品、ワイヤボンディング、優れたはんだ付け性、過酷な環境下での信頼性を最優先する場合に適しています。選択を行う前に、保存期間、はんだ付け性、部品の互換性、耐環境性、PCBの予算要件など、さまざまな要素を考慮する必要があります。
