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身近にあるめっき技術

第7回 Snめっき
     『半田接合おなじみのあの膜』

身近なめっき第三弾のめっきは、『錫(スズ)めっき』だよ。
ちなみに『スズ』は英語で『Tin』チン、元素記号は『Sn』なんだよ。

さて、今回もチップ君にめっきが完了した状態の『めっき完太郎』の電極の断面を見てみよう。
どこの部分が錫(スズ)めっきなのかな?

まっちゃん スズめっきは、チップ部品の一番上の表面になることがほとんどなんだ。このスズめっきがめっき作業の最後の工程になるんだよ。
それじゃ、どうしてチップ部品の一番上の膜にスズめっきを行うのか?
スズめっきの役割について紹介していくね。
今回、スズめっきについて教えてくれるのは、『まっちゃん』です。

『スズ』という金属は、金属の中でも融点(固体から液体になる温度)が低い金属なんだ。
そのため、電子チップ部品を基板と呼ばれる部品と取り付けしやすくするためによく使われるんだよ。
下の絵で簡単に説明するね。

基板と呼ばれる部品に、チップ君をたくさん取り付けすることを『実装』といいます。

このとき、チップ君だけでは基板にうまいこと固定されないため、『はんだくん』と呼ばれる、はんだの固まりがチップ君固定の道具として使われるんだ。

 この『はんだくん』は約180℃以上の熱で溶け、温度が低くなると固まるという特徴があるんだよ。




実装するときは、左図のように
基板→はんだ→チップ(スズめっき品)の順に重ねて置かれます。




そして、約180℃〜240℃ほどの熱を加えると、はんだが溶け始めます。
 このとき、はんだはチップ君の表面にめっきされている『スズめっき』を取り込んでしまい一体化してしまうんだ。
 ※この一体化をさせる事が、スズめっきの大切な役割なんだよ。




はんだとスズめっきが一体化した後に、基板を冷やすとはんだが固まり、チップ君と基板が固定され左の写真用な基板の出来上がりなんだ。

上のようなイメージで、基板と呼ばれる土台にチップ部品がたくさんくっついていって、コンピュータの中の大事な部品になっていくんだ。
この時『スズめっき』は基板とチップを接合(くっつける)しやすくするためにめっきしている皮膜だから、電極の一番上にくるんだよ。
次は、『もしも、はんだ実装時に○○だったら』を考えて、めっきの大切さを説明したいと思います。

(1) if、チップ君にめっき処理をしなかったら・・・

もしも、チップ君に何のめっきもされていないと、はんだの実装(チップと製品をくっつける作業)をしたときに、はんだくんが下地の電極を喰ってしまい、電極が無くなってしまうことがあるんだよ。
※ちなみに、この電極を喰われてしまう状態を防ぐために、チップ君にニッケルめっきをめっきするんだよ。

(2) if、チップ君にニッケルめっき処理だけしかしなかったら・・・

もしも、チップ君にニッケルめっき処理のみだけだった場合、電極表面はニッケルで覆われているね。
ニッケルめっきは、下地電極を守るためはんだくんに電極を喰われる事は防ぐ事ができるんだ。
でも、ニッケルめっきが表面に出ていると、はんだの実装時にはんだくんを弾いてしまうんだ。そのため、正常に接着することが出来ないんだ。

(3) チップ君にニッケル+スズめっきを正常にめっき処理された場合。

最後に、チップ君にニッケルめっきとスズめっきが正常にめっき処理されていれば、電極の一番表面はスズめっきで覆われていることになるよね。
その状態で、実装を行うと、はんだくんがスズめっきの部分と融合し始めるんだ。
そうして、スズめっきは、はんだくんの一部となり電極のスズめっきで覆われていた部分は、はんだくんで覆われることとなるんだ。そして、基板とチップ君を一つに接着するんだよ。

このときに、スズめっきの下の層のニッケルめっきが電極を保護しているから、電極をはんだくんが喰われる事はないんだよ。

カッキー君の豆知識

基板とチップをくっつけるのに必要となって来るのは、『はんだ』と呼ばれる金属なんだ。
このはんだにも何種類かあり、その中で電気機器によく使用されているのか『共晶はんだ』
(スズ63%と鉛37%の合金)で、融点温度が183℃と一番低く、最も扱いやすいはんだなんだ。

また、最近では自然環境に対する取り組みとして、鉛を含まないはんだ『鉛フリーはんだ』
(スズ96.5%+銀3.0%+銅0.5%の合金)が最近の主流になっているんだよ。




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