PCBサイドめっきとは何ですか？ PCBエッジめっきの設計方法は？
I. PCB サイドメッキとは何ですか?
PCBサイドめっき（エッジめっきとも呼ばれる）とは、基板の上面から下面まで、そして（少なくとも）1つの周縁に沿って施される銅めっきを指します。これにより、PCBの確実な接続が確保され、特に小型PCBやマザーボードにおいて、デバイスの故障リスクが低減されます。このようなめっきの一般的な例としては、Wi-FiモジュールやBluetoothモジュールが挙げられます。
製造工程では、銅めっき工程の前に、メタライズするエッジをミリングする必要があります。銅めっき後、PCBエッジに適切な表面処理が施されます。
II. PCB サイドメッキはいつ使用すればよいですか?
エッジメッキを実施する状況:
- PCBの電流伝導性の向上が求められる
- PCBの端で接続を行う必要がある
- PCBは横からの衝撃から保護する必要がある
- セカンダリPCBは、その端を介してマザーボードに接続されます。
- 組み立てを改善するにはエッジはんだ付けが必要
III. PCB側面めっきの種類
1. フルラップアラウンドエッジメッキ
フルラップアラウンドめっきは、ドリル加工後に側面に沿って金属化エッジを配線します。この配線プロセスにより、PCBの側壁が無電解銅ベースに露出するため、ドリル加工と同時にめっきを施すことができます。
次のケースでは、ベース層によって導電性の表面が作成され、その上に、より厚く耐久性の高い銅層をメッキすることができます (接着性を高めるため)。
フルラップアラウンドエッジメッキ
2. 銅箔と基板のエッジ
銅箔の損傷を防ぐため、通常、銅箔とPCB端面の間には最低限の距離が必要です。これらの距離は以下のとおりです。
- 吹き出物のある外層には0.25mm
- 吹き出物のある内層には0.40mm
- Vカットノッチ付き全層0.45mm
銅箔から基板端までの距離は、銅箔に多少の損傷があっても基板の性能に影響を与えないプレーンや広い面積の銅箔領域にのみ適用してください。損傷を防ぐため、基板端から最小距離内には配線を配置しないでください。
パッドが基板の端から最小距離内にある場合は、次の場合を除き、最小の銅フリースペースを復元するためにパッドがトリミングされます。
- パッドはエッジコネクタの一部です（通常は斜めのエッジが付いています）
- パッドは別の機械層に「基板の端まで」とマークされている
- トリミングがパッド表面の 25% を超えると、異常とみなされます。
3. 基板端のめっきスルーホール（PTH）
基板エッジPTHは、回路基板のエッジに開けられためっき穴で、バタフライホールとも呼ばれます。2枚のPCBを直接はんだ付けまたはコネクタを介して接続するために使用されます。製造時に基板を生産パネルに固定するために、PCBエッジには十分な空きスペースが必要です。
めっきを基板にしっかりと固定するために、上層と下層にパッドが必要です。小型の場合は、金メッキの表面仕上げが推奨されます。
以下に重要な考慮事項をいくつか示します。
- 製造中に PCB を生産パネルに固定できるように、PCB のエッジには十分な空きスペースが必要です。
- メッキを PCB にしっかりと取り付けるには、上層と下層 (場合によっては内層) にパッドを配置する必要があります。
- 原則として、親 PCB へのはんだ付けを確実にするために、穴はできるだけ大きくする必要があります。0.80 mm 以上が推奨されます。
- すべての表面仕上げが許容されますが、小さいサイズの場合はニッケルよりも金が好まれます。
4. 丸みを帯びたエッジメッキ
ラウンドエッジめっきとは、PCBまたはカットアウトの大部分または一部が上面から下面までめっきされていることを意味します。主に金属製筐体やシールドの良好な接地接続を確立するために使用されます。このタイプのめっきを施した基板を製造するには、スルーホールめっき工程の前に基板外形をフライス加工する必要があります。
加工中にめっきをパネル内に固定する必要があるため、100%のエッジめっきは実現不可能であり、ルーティングタブを使用する必要があります。丸みを帯びたエッジめっきには、無電解ニッケル金めっきが理想的な表面仕上げです。
注意すべき点は次のとおりです:
- メッキ接続を可能にするために、各側に銅ストリップが必要です。
- 加工時に生産パネル内の回路を固定する必要があるため、100% エッジメッキは不可能です。
- 機械層に丸みを帯びたエッジめっきが必要な領域を明確にマークします。
- 選択的無電解ニッケル金めっきは、丸みを帯びたエッジめっきに適した唯一の表面仕上げです。
IV. PCB エッジめっきの設計方法
1. PCBエッジめっきガイドライン
設計/レイアウト ファイルで重なり合う銅を使用してメッキ銅領域を定義します。この追加の銅堆積は、銅パッド、銅表面、または銅トレースの形式で行うことができます。
側面めっきの生産性を確保するには、CAD レイアウトで重なり合う銅 (銅表面、パッド、またはトラック) を使用して金属化領域を定義する必要があります。
- 最小オーバーラップ：500μm。
- 接続層では、最小 300µm の接続銅線を定義する必要があります。
- 非接続層では、銅は外側の輪郭から最低 800μm のギャップが必要です。
PCBエッジめっきガイドライン
2. メタライゼーションめっきプロセス
このプロセスには、次の順序で4つのステップのみが必要です：ドリル加工 -> 金属スロットのフライス加工 -> デスミア処理 -> 無電解銅めっき
スルーホールめっき工程ではエッジメタライゼーションが行われるため、メタライゼーションが必要な外形はスルーホールめっき工程の前にフライス加工する必要があります。銅めっき後、エッジに最終的に必要な表面仕上げを施します。
3. 製造上の問題
1. 銅の剥離
大きな基板表面へのめっきは、密着性が低いため銅の剥離を引き起こす可能性があります。この問題に対処するため、まず化学処理と独自の手法を組み合わせた粗面化処理を行います。次に、銅との密着強度を高めるダイレクトメタライゼーション処理を施し、めっき面を準備します。
2.バリ
一部のめっき工程では、最終工程でバリが発生する場合があります。バリをエッジまで研磨するには、独自のプロセスフローを改良する必要があります。
4. 鋳造所の考慮事項
- 金パッドのアンテナ位置が大きすぎると、はんだ付けや信号伝送に影響する可能性があります。
- 基板上の配線に接続された内側エッジ パッドにより、短絡が発生する可能性があります。
- エッジ研削スロットに設計されたスタンプ穴は、2 番目のドリル加工ステップで加工する必要があります。
- 個々のPCBをプロセス上の都合でパネルとして製造した場合、外縁部の連続的なメタライゼーションは実現できません。小さなパネルブリッジが存在する箇所にはメタライゼーションを施すことができません。スライドめっきされたメタライゼーション層は、はんだマスクで覆うことができます。
- エッジシール基板を購入する際には、PCBサプライヤーに、めっきプロセスを用いたPCB製造の可否と、メーカーがPCBのエッジをどの程度シールできるかを確認する必要があります。ガーバーファイルまたは工場図面には、機械層上の摺動めっきが必要な箇所と必要な表面仕上げが示されているはずです。
V. PCBエッジめっきの利点
- 電流伝導の強化
電流容量の向上により、基板の信頼性と品質が向上します。さらに、適切な導通レベルはコンポーネントが要求通りに機能するのに理想的であり、脆弱なエッジ接続を保護します。 - シグナルインテグリティ
エッジメッキは、内部の電気パルス伝送への干渉を防ぎ、信号の整合性を高めます。 - 熱放散
メッキされたエッジは金属であるため、冷却面積が広がり、周囲の空気中に熱を放散します。金属表面は、特に熱に敏感な部品の場合、基板の信頼性を向上させます。 - 優れたEMC/EMI性能
金属化されたエッジにより迷走電流を逃がし、散発的な電界および磁界の発生を防ぎます。 - 電磁両立性の向上
エッジメッキにより多層基板の電磁両立性が向上します。 - 静電気によるダメージからの保護
基板を取り扱う際に静電気が敏感な部品に当たることがありますが、金属表面は静電気を吸収するのに役立ちます。
VI. PCB側面めっきの用途
- 多層基板（高周波回路基板など）の内部領域をシールドすることでEMC性能を向上させる
- エッジを追加の冷却面として利用し、能動的な放熱を可能にする冷却機能
- エンクロージャ接続
- 基板間接続（メッキ半穴を参照）
以上がPCB側銅めっきについての知識です。
