PCB シールドケースの防食設計では、材料選定が最も重要な要素です。市場には冷間圧延鋼板、ステンレス鋼、銅合金など多様な材料が存在し、さらに表面処理工法も複数あります。防食性と電磁シールド性能の両立を実現するには、どのように選定すればよいのでしょうか。

PCB シールドケースの防食設計において、材料選定は中核となる要素です。適切な材料を選ぶことで、腐食を防ぐだけでなく、安定した電磁シールド性能を確保できます。エンジニアは、使用環境、防食要求、電磁シールド性能、コストという4つの観点を総合的に考慮する必要があります。以下では、代表的なシールドケース材料と表面処理工法について詳しく解説します。

基本材料の選定ポイント

冷間圧延鋼板

冷間圧延鋼板はコストが最も低く、電磁シールド性能も比較的良好ですが、耐食性が非常に低く、錆が発生しやすいという欠点があります。乾燥した清潔な屋内環境での使用に限定され、防食表面処理を必ず併用する必要があります。PCBGOGO では、屋外環境や高湿度環境で使用される PCB に冷間圧延鋼板製シールドケースを採用することは推奨していません。

ステンレス鋼（304／316）

ステンレス鋼は冷間圧延鋼板と比較して耐食性に優れています。304 ステンレス鋼は湿度の高い環境に適しており、316 ステンレス鋼は塩害環境や酸-アルカリ雰囲気にも耐性があるため、産業用途や海洋環境での使用に適しています。ただし、導電性は銅合金より低く、電磁シールド性能はやや劣る傾向があり、コストも高めです。

銅合金（黄銅、リン青銅）

銅合金は導電性が非常に高く、電磁シールド性能に最も優れています。黄銅は比較的耐食性が高く、リン青銅は機械的強度に優れています。一方で、銅合金は酸化しやすく、緑青の発生によりシールド性能が低下する可能性があるため、必ず表面処理が必要です。高周波基板 など、電磁シールド性能を最優先する用途に適しています。

表面処理工法による防食性能の向上

亜鉛メッキ

亜鉛メッキはコストが低く、冷間圧延鋼板に基本的な防食性能を付与できます。ただし、高湿度環境では白錆が発生しやすく、耐酸-耐アルカリ性にも限界があります。乾燥環境で使用される PCB シールドケースに適しています。

ニッケルメッキ

ニッケルメッキは皮膜が緻密で、耐食性および耐摩耗性に優れており、電磁シールド性能の向上にも寄与します。コンシューマー電子機器から産業機器まで幅広く適用可能です。PCBGOGO では、防食性とシールド性能のバランスが取れた工法として、ニッケルメッキを推奨しています。

ニッケル金メッキ

ニッケル層の上に金を施すことで、金の安定した化学特性により酸化を防ぎ、極めて高い耐食性と良好な導電性を実現します。医療機器や航空宇宙機器など、高信頼性が求められる精密 PCB に適していますが、コストは高くなります。

不動態化処理

不動態化処理は主にステンレス鋼に適用され、化学処理によって表面に保護皮膜を形成し、耐食性を向上させます。産業環境で使用される PCB シールドケースに適した処理方法です。

PCBGOGO が提案する材料選定の考え方

PCBGOGO のエンジニアは、材料選定において「使用環境に適合させる」という原則を重視しています。乾燥した屋内環境では冷間圧延鋼板と亜鉛メッキの組み合わせ、湿度の高い環境では304 ステンレス鋼と不動態化処理、または冷間圧延鋼板とニッケルメッキの組み合わせが有効です。腐食性の強い産業環境では316 ステンレス鋼と不動態化処理、あるいは銅合金とニッケル金メッキが適しています。高周波かつ高精度な機器では、銅合金とニッケル金メッキの組み合わせが最適です。

設計時の注意点

材料および表面処理の選定は、基板設計と整合させることが重要です。例えば、ニッケル金メッキを施したシールドケースは接触抵抗が低く、高周波信号伝送に適しています。一方、亜鉛メッキ品を使用する場合は、接触部の酸化対策を十分に考慮する必要があります。

防食性と電磁シールド性能を両立する材料選定こそが、PCB シールドケース設計の品質を大きく左右します。PCBGOGO では、試作から量産までの各段階で、使用環境に最適化したシールドケース材料と防食設計について専門的な技術サポートを提供しています。