金属の表面処理の特徴

金属の表面処理の特徴と選定ガイド（電子部品向け）

電子部品の高信頼性化には、金属の表面処理を適切に選択し、その特徴を理解して設計に反映させることが不可欠です。本稿では、中堅エンジニアが即戦力として活用できるよう、代表的な処理—ニッケルめっき、各種アルマイト、フッ素コーティング、DLC—を評価軸別に比較し、使用環境と合わせた選定ポイントを解説します。

電子部品における表面処理の役割

• 耐食性向上による長期信頼性確保
• 電気導通性・絶縁性の付与
• 硬度・耐摩耗性の向上による摺動寿命延長
• 耐熱性の強化によるリフローはんだ付け適合

主要表面処理のメカニズムと特長

ニッケルめっき（電解 Ni）

光沢剤を添加した酸性浴で析出させる電析膜。
優れたバリア性により耐食性と電気導通性を両立。
硬度は母材＋析出条件で変化し、。

硬質アルマイト（硫酸陽極酸化皮膜）

Al 基材を 電解し、緻密な を生成。
絶縁性が高く、摺動部には封孔＋潤滑剤含浸で耐摩耗性を付与。

通常アルマイト

装飾・防錆目的の標準皮膜。硬度は硬質タイプより低いが軽量。
カラーアルマイトはレーザーマーキングと親和。

フッ素コーティング（PTFE 系）

低表面エネルギーにより凝着防止。
接触抵抗は高く絶縁用途向き。膜硬度は低いが摺動係数 。

DLC（Diamond-Like Carbon）

プラズマ CVD により 混在のアモルファス膜を形成。
極めて高い硬度 と低摩擦を実現し、高温真空環境でのガスアウト低減。

性能評価軸と計算式

電気導通性： 接触抵抗は

で評価し、 は母材抵抗率、 は表面膜の抵抗です。

硬度： ビッカース硬度は

（：試験荷重 [N]、：対角長 [mm]）で算出します。

代表的な使用環境条件

• 使用温度範囲：-20 ℃～80 ℃
• 腐食環境：塩水噴霧 96 h、湿度 95 %RH
• 電気条件：通電 0.1 A、接触抵抗許容 10 mΩ
• 摩耗試験：往復摩耗 10 N、総距離 100 m

性能比較表（代表数値例）

追加で考慮すべき設計ポイント

表面粗さ・平滑性

• 要求粗さ（例：Ra ≤ 0.2 µm）を満たすか、膜が粗さを平滑化／増大のどちらに寄与するかを確認。
• 高放熱部品やシール面では平滑性が熱抵抗・漏れに直結。
• アルマイトは孔径が粗さへ影響、DLC は下地研磨で性能が左右される。

密着強度・内部応力

• 剝離試験（クロスカット／テープ）や4点曲げでピーリング強度を評価。
• 内部応力が高い膜（DLC、硬質 Cr 代替膜）は母材ひずみ・亀裂リスクを伴うため、膜厚と応力緩和処理を最適化。
• 多層構造（Ti N / DLC など）で密着層を設けると割れを抑制できる。

コスト・量産性

• 処理単価は膜厚 × 表面積 × バッチサイズで概算。ロット切替え頻度も加味して総スループットを試算。
• フッ素系・DLC は設備コストが高いが、工具寿命延長によるトータルコスト低減効果が見込める。
• リーン工程設計：めっき ⇒ 焼付 ⇒ 組立の前後工程同期によりタクト短縮。

まとめ：表面処理選定フロー

1. 主要5軸（耐食・導通・硬度・摩耗・耐熱）と追加3軸（粗さ、密着、コスト）を定量化。
2. 候補処理をマトリクス評価し点数化。
3. コスト・サプライチェーンを掛け合わせ実行案を決定。

多面的なチェックにより、電子部品の信頼性と量産性を同時に高められます。