PCBアウトガス防止：回路基板を欠陥から守る

アウトガス（脱ガス、オフガスとも呼ばれる）は、生産中と使用中に欠陥を引き起こします。特定のアプリケーションでは避けられませんが、機能的な最終製品を確保するためには、アウトガスを防止または緩和する必要があります。アウトガスと、メーカーが防止または削減するためにできることについて詳しく学びましょう。

PCBとソルダーマスクのアウトガスとは？

アウトガスが発生すると、PCBに閉じ込められたガスが基板内で放出されます。最も一般的に以下の2つの状況で発生します：

• 製造時のウェーブはんだ付けまたは手はんだ付け： ウェーブまたは手はんだ付け中、スルーホール付近の水分が熱により蒸気になります。このガスが逃げるとき、ソルダーマスクにボイド（空洞）を作ります。
• 超高真空環境での使用： 宇宙空間、研究室、医療施設などの超高真空環境を伴うアプリケーションでは、真空によりPCBから蒸気が逃げ、他の機器に凝縮を生じさせます。

アウトガスが引き起こす問題

2つの一般的なアウトガスタイプはPCBのライフサイクルの異なる段階で発生するため、それぞれがメーカーに独自の課題を提示します。これらの問題は、欠陥のあるPCBや正常に動作しない製品をもたらす可能性があります。

はんだ付け中にアウトガスが発生すると、ソルダーマスクに形成されるボイドが重大な問題を引き起こします。これらのボイドは、PCBのスルーホールを導電性にする無電解銅メッキに現れます。堆積プロセスでは、製造業者がPCB層間に穴をあけ、銅でメッキします。このメッキが基板層全体に導電パスを作り、PCBを機能させます。この銅メッキのボイドは、電流がメッキを通過するのを防ぎ、欠陥PCBをもたらします。PCBは均一な無電解銅層を持たなければ目的を果たせず、ボイドがそれを阻害します。

高真空環境でのアウトガスに関連する問題は、機器の用途に依存します。宇宙関連アプリケーションでは、アウトガスから形成される凝縮が、カメラレンズや測定ツールなどの材料に干渉します。蒸気がレンズを曇らせ、測定結果に干渉します。医療施設と科学研究室の両方とも、機器を適切に使用するために無菌環境を必要とします。アウトガスは機器と周囲環境を汚染し、患者への危険や不正確なテスト結果を生み出します。

一般的な原因と解決策

アウトガスが発生する状況は異なりますが、その原因はどこで発生しても非常に似ています。アウトガスの理由には：

• 不適切な材料： PCBを構成する材料を選択する際、製造業者は製造とアプリケーションを含む基板のライフサイクルのすべてのステップを考慮しなければなりません。金、銀、スズから作られたメッキには、堆積時に加熱されるとガスを生成する塩や有機物が含まれる場合があります。高真空環境で使用されるPCBに、アウトガスの可能性が低い材料がない場合、アウトガスリスクが高まります。
• 不適切な製造： 生産プロセスは、材料と同じくらいPCBの品質を決定します。はんだ付け時のアウトガスは、無電解銅メッキが薄すぎるか、予熱プロセスが正しく行われていないときによく起こります。生産プロセス中に水分を除去しなかったことが、高真空システムでのアウトガスに関連する蒸気を生み出す可能性があります。

超高真空システムでのPCBアウトガス低減

適切な材料と製造があっても、PCBは高真空アプリケーションでアウトガスを経験する可能性があります。メーカーと顧客の双方が、アウトガスリスクを可能な限り低減するための予防措置を講じなければなりません。製造中に高真空システム用PCBをベーキング（焼成）することは、特に真空中で行う場合、アウトガスを効果的に緩和します。ベーキングプロセスは、使用前の残留水分を除去します。

PCBを実装する際、顧客は重要なコンポーネントから蒸気を遠ざけるよう装置を設計できます。ガスがベントを通じて逃げるパスを開発すれば、ガスが閉じ込められるのを防止できます。または、基板を感度の高い部品から遠ざけるよう向きを変え、蒸気が影響を受けない部品と接触するようにできます。加熱素子で、凝縮から形成された氷層やフィルムを焼き切れます。PCBを搭載した宇宙船は、基板を含む側を太陽に向け、自然熱で水分を減らせます。

適切なサプライヤー選定でアウトガスリスクを低減

MCLは、お客様の製品目的に適した適切な技術を使用するPCBのみを供給します。アウトガスリスクを最小限に抑えたPCBを見つけるための支援を受けるには、お問い合わせください。