ニッケル上に成膜された金層の使用は、DRAMメモリモジュールのエッジコネクタから、電気試験用プローブの接点、パワー半導体のダイメタライゼーションやワイヤボンディングパッドに至るまで、多くの産業で標準的に行われています。最終的なはんだ接合における金の役割についてはよく理解されていますが、私は業界の専門家から金成膜プロセスについてさらに詳しく学びたいと考え、マクダーミッド社のファイナルフィニッシュ製品マネージャーであるレノラ・トスカノ氏（理学修士）とこの件について話し合う機会を得ました。
アンディ・マッキー：SMTおよび半導体組立プロセスにおいて、金は表面保護にどのような役割を果たしているのでしょうか？
レノラ・トスカノ：金は酸化物を形成せず、ニッケルを酸化や不動態化から保護します。清浄なニッケル表面は、ほとんどの種類のはんだに対して非常に高いはんだ付け性を示しますが、その酸化膜は一般的なフラックスでは除去するのが非常に困難です。また、組み立ての際、金はほとんどのはんだにほぼ瞬時にはじけて溶け込むため、優れた濡れ性を発揮します。
アンディ・マッキー：さまざまな電子機器や半導体組立用途において、金の厚さに関する基準はどのようなものがありますか？
レノラ・トスカノ：ENIG（無電解ニッケル／浸漬金）めっきの主な用途は、チップ・オン・ボード（COB）技術であり、HDI基板上の浸漬金層の一般的な厚さは3～5マイクロインチである。
エッジコネクタには、通常、ハードゴールドの使用が求められます。酸めっきによる金めっきは、MIL-STD-275への準拠のために用いられます。同規格では、金はMIL-G-45204のタイプII、クラス1に準拠しなければならないと規定されています。めっき厚は50～100マイクロインチとし、150マイクロインチのニッケル下地に対する標準的なめっき厚は30～50マイクロインチです。
一方、はんだ付け可能な表面の場合、150マイクロインチのニッケルメッキの上に、通常5～15マイクロインチの厚さが施されます。
ワイヤボンディングにおいては、一般的に、200マイクロインチのニッケルメッキの上に、最低30マイクロインチの金メッキを施すのが適しています。通常、軟質金が好まれます。半導体チップ（ダイ）の取り付けを目的とした基板にも、軟質金メッキプロセスが採用されています。これらの仕様は、MIL-G-45204のタイプIおよびIIIに準拠しています。
アンディ・マッキー：浸漬金めっきと電気めっきによって形成される金層には、どのような違いがありますか？
レノラ・トスカノ：主な違いは5つあります：
- 被膜の厚さは異なります。浸漬金めっきは置換反応であり、金が表面のニッケルを置換しますが、ニッケル表面が浸漬金めっきで覆われるにつれて、反応は自然に停止します。一般的なめっき液では、10マイクロインチを大幅に上回る厚さを得ることはできませんが、電気めっきによる金めっきの場合、厚さは電流と時間によって決まります。電流が大きいほど、あるいはめっき時間が長いほど、金被膜は厚くなります。
- 金鉱床の層の構造は異なります。電気めっきによる金は、天然の多孔質である浸漬沈殿物よりも密度が高くなっています。
- 硬度は通常、異なります。電気めっきによる金めっきでは、めっき層に他の金属が混入されていることが多く、それによってめっき層の硬さが増します。
- 多孔性は異なります。浸漬めっきの被膜は、電解めっきの被膜よりも多孔性が高くなります。これは、めっきシステムの性質によるものです。
- めっき組成（純度）は、めっき液に含まれる添加剤によって異なります。浸漬式金めっき液には、めっき金属として金のみが含まれていますが、電気めっきシステムでは、微量の他の金属が混入する場合があります。
アンディ・マッキー：下地の表面を完全に保護するには、金の厚さはどれくらい必要ですか？また、顧客が金のコスト削減を図ろうとする際、どのようなトレードオフが生じますか？
レノラ・トスカノ：IPC-4552 ENIG仕様書によると、平均値から±4シグマの範囲内で、1.97マイクロインチが推奨される最小値であり、通常は3～5マイクロインチとなります。
浸漬金めっき層は、その性質上、多孔質です。これは下地のニッケルを非常に効果的に保護しますが、時間の経過とともに、めっき層の多孔質性によりニッケル表面が不動態化し、濡れ力が低下します。もちろん、この現象が起こるまでには数年を要しますが、金めっき層が薄すぎる場合（最低要件を下回る場合）、この現象はより早く発生し、はんだ付け性に影響を及ぼします。
アンディ・マッキー：金は、銀やその他の金属に比べてどのような利点があるのでしょうか？
レノラ・トスカノ：繰り返しになりますが 、金は酸化物や水酸化物を形成しないため、保管後も変色しにくく、はんだ付け性も良好です。そのため、他の表面処理では保存期間を短縮しかねない温度や保管条件の影響を受けません。また、鉛フリー（Pbフリー）組立の要件を満たしつつ、はんだ付けが可能で、アルミニウム線および金線によるボンディングにも対応できる同一平面上の表面を提供します。
金は電気伝導性に優れており、電気抵抗の低い接触面を形成します。また、電気めっきされた金は、優れたエッチングレジストとしても機能します。
電気めっきされた銀は、プリント基板業界ではあまり広く使用されていません。特定の条件、すなわち特定の電位や湿度下では、銀がめっき層の表面に沿って移動し、絶縁体の内部を貫通して、低抵抗の漏れ経路を形成することがあります。銀の電気めっきに使用されるアルカリ性シアン化物浴は、毒性が非常に強いものです。
イマージョン銀は、適切な保管や梱包がなされない場合、問題が生じやすくなります。硫黄を含む、あるいは空気との接触を許す梱包材を使用すると、表面が変色します（硫化物、硫酸塩、塩化物の生成）。表面の汚染がひどいと、はんだ付け性に悪影響を及ぼす可能性があります。
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レノラさん――お時間を割いていただき、またご専門知識を私たちと共有してくださり、誠にありがとうございました。
乾杯アンディ
