01
Què és el procés de tractament superficial de PCB?
Superfícies de coure PCB sense cobertura de màscara de soldadura, com ara coixinets de soldadura, dits d'or, forats mecànics, etc. Si no hi ha cap recobriment protector, la superfície de coure s'oxida fàcilment, cosa que afecta la soldadura entre el coure nu i els components de la zona soldable de la PCB.
Com es mostra a la figura següent, el superfície El tractament es troba a la capa més externa de la PCB, per sobre de la capa de coure, i serveix com a "recobriment" a la superfície de coure.
La funció principal del tractament superficial és protegir la superfície de coure exposada dels circuits d'oxidació, proporcionant així una superfície soldable per a la soldadura durant la soldadura.
02
Classificació dels processos de tractament de superfícies de PCB
Els processos de tractament de superfícies de PCB es divideixen en les categories següents:
Anivellament de soldadura per aire calent (HASL)
Immersió en estany (ImSn)
Or químic de níquel (or d'immersió) (ENIG)
Conservants orgànics soldables (OSP)
Plata química (ImAg)
Níquel químic, pal·ladi químic, immersió en or (ENEPIG)
Níquel/Or electrolític
Anivellament de soldadura per aire calent (HASL)
Soldadura a aire calent (HASL), comunament coneguda com a estany en polvorització, és un procés de tractament de superfícies que s'utilitza més habitualment i és relativament econòmic. Es divideix en sense plom llauna d'esprai i llauna d'esprai de plom.
La vida útil de la PCB pot arribar als 12 mesos, amb una temperatura de procés de 250 ℃ i un rang de gruix de tractament superficial d'1-40um.
El procés de polvorització d'estany consisteix a submergir la placa de circuit en aigua fosa soldadura (estany/plom) per cobrir la superfície de coure exposada a la placa de circuit imprès (PCB). Quan la PCB surt de la soldadura fosa, bufa aire calent a alta pressió a través de la superfície amb una fulla d'aire, fent que la soldadura es dipositi plana i elimini l'excés de soldadura.
El procés de polvorització d'estany requereix el domini de la temperatura de soldadura, la temperatura de la fulla, la pressió de la fulla, el temps de soldadura per immersió, la velocitat d'elevació, etc. Assegureu-vos que la PCB estigui completament submergida en la soldadura fosa i que la fulla d'aire pugui bufar la soldadura abans que se solidifiqui. La pressió de la fulla d'aire pot minimitzar el menisc de la superfície de coure i evitar la formació de ponts de soldadura.
Anivellament de soldadura per aire calent (HASL)
avantatge:
Llarga vida útil
Bona soldabilitat
Resistència a la corrosió i a l'oxidació
La inspecció visual és possible
Desavantatges:
irregularitat de la superfície
No és adequat per a dispositius amb un espaiament reduït
Perles d'estany fàcils de produir
Deformació causada per altes temperatures
No apte per a la galvanització de forats passants
Immersió en estany (ImSn)
L'estany d'immersió (ImSn) és un recobriment metàl·lic dipositat mitjançant una reacció de desplaçament químic, aplicat directament al metall base (és a dir, al coure) de la placa de circuit, que pot complir els requisits dels components de pas petit per a la planitud de la superfície del PCB.
La deposició d'estany pot protegir el coure subjacent de l'oxidació durant la vida útil de 3 a 6 mesos. Com que tota la soldadura és a base d'estany, la capa de deposició d'estany pot coincidir amb qualsevol tipus de soldadura. Després d'afegir additius orgànics a la solució d'immersió en estany, l'estructura de la capa d'estany es torna granular, superant els problemes causats pels bigotis d'estany i la migració d'estany, alhora que té... bona tèrmica estabilitat i soldabilitat.
La temperatura del procés de deposició d'estany és de 50 ℃ i el gruix del tractament superficial és de 0.8-1.2 µm. PCB que és especialment adequada per a la connexió mitjançant engast, com ara plaques posteriors de comunicació.
Immersió en estany (ImSn)
avantatge:
Apte per a espais petits/BGA
Bona suavitat superficial
Compleix amb RoHS
Bona soldabilitat
Bona estabilitat
Desavantatges:
Fàcil de contaminar-se
Els bigotis d'estany poden causar curtcircuits
Les proves elèctriques requereixen sondes toves
No apte per a interruptors de contacte
Corrosiu per a la capa de màscara de soldadura
Or químic de níquel (or d'immersió) (ENIG)
L'or per immersió química de níquel (ENIG) pot complir els requisits de planitud superficial i processament sense plom de PCB per a dispositius de pas petit (BGA i μ BGA).
L'ENIG consisteix en dues capes de recobriments metàl·lics, amb níquel dipositat a la superfície del coure mitjançant processos químics i després recobert amb àtoms d'or mitjançant reaccions de desplaçament. El gruix del níquel és de 3-6 μm i el gruix de l'or és de 0.05-0.1 μm. El níquel actua com a barrera per al coure i és la superfície a la qual es solden els components. La funció de l'or és evitar l'oxidació del níquel durant l'emmagatzematge, amb una vida útil d'aproximadament un any, i pot garantir excel·lent planitud superficial.
El procés d'or per immersió s'utilitza àmpliament en plaques d'alta densitat, plaques dures convencionals i plaques toves, amb una alta fiabilitat i compatibilitat amb la unió de cables mitjançant cable d'alumini. S'utilitza àmpliament en indústries com la de consum, la comunicació/informàtica, l'aeroespacial i la sanitat.
Níquel Or Químic (ENIG)
avantatge:
Llarga vida útil
Placa d'alta densitat (μ BGA)
Unió de filferro d'alumini
Alta planitud superficial
Apte per a forats de galvanoplàstia
Desavantatges:
preu car
Atenuació de senyals de radiofreqüència
No es pot reelaborar
Coixinet negre/níquel negre
El procés de processament és complex
Conservants orgànics soldables (OSP)
Els conservants orgànics de soldabilitat (OSP) són capes protectores de material molt fines que s'apliquen al coure exposat per protegir la superfície del coure de l'oxidació.
Les pel·lícules orgàniques tenen característiques com ara la resistència a l'oxidació, la resistència al xoc tèrmic i la resistència a la humitat, que poden protegir les superfícies de coure de l'oxidació o la sulfuració en condicions normals. En el procés de soldadura posterior a alta temperatura, la pel·lícula orgànica s'elimina fàcilment amb el flux, fent que la superfície de coure neta exposada s'uneixi immediatament amb el coure fos. soldadura, formant una unió de soldadura forta en un període de temps molt curt.
L'OSP és un compost orgànic a base d'aigua que es pot unir selectivament al coure per protegir la superfície de coure abans de la soldadura. En comparació amb altres processos de tractament de superfícies sense plom, és molt respectuós amb el medi ambient, ja que altres processos de tractament de superfícies poden tenir toxicitat o un consum d'energia més elevat.
Conservants orgànics soldables (OSP)
avantatge:
Senzill i barat
Protecció ambiental sense plom
Superfície llisa
Unió de filferro
Desavantatges:
No apte per a PTH
Vida útil curta
No és convenient per a la inspecció visual i elèctrica
Els accessoris TIC poden danyar la PCB
Plata química (ImAg)
La immersió de la plata (ImAg) és un procés de recobriment directe de coure amb una capa de plata pura submergint una placa de circuit imprès (PCB) en un bany d'ions de plata mitjançant una reacció de desplaçament. La plata té propietats químiques estables. Les PCB processades mitjançant la tecnologia d'immersió de la plata poden mantenir una bona capacitat elèctrica i de soldadura fins i tot quan s'exposen a ambients càlids, humits i contaminats, i fins i tot si la superfície perd la seva brillantor.
De vegades, per evitar que la plata reaccioni amb els sulfurs de l'entorn, la deposició de plata es combina amb un recobriment OSP. Per a la majoria d'aplicacions, la plata pot substituir l'or. Si no voleu introduir materials magnètics (níquel) a la placa de circuit imprès, podeu optar per la deposició de plata.
El gruix superficial de la deposició de plata és de 0.12-0.40 μm i la vida útil és de 6 a 12 mesos. El procés de deposició de plata és sensible a la neteja de la superfície durant el processament i cal garantir que tot el procés de producció no causi contaminació superficial de la deposició de plata. El procés de deposició de plata és adequat per a aplicacions com ara PCB, interruptors de pel·lícula fina i unió de cables d'alumini que requereixen blindatge EMI.
Plata enfonsant-se (ImAg)
avantatge:
Bona planitud superficial
Alta soldabilitat
Bona estabilitat
Bon rendiment de blindatge
Apte per a la unió de filferro d'alumini
Desavantatges:
Sensible als contaminants
Fàcil de sotmetre's a electromigració
Bigotis de metall platejat
Finestra de muntatge curta després de desembalar
Dificultat en les proves elèctriques
Níquel químic, pal·ladi químic, immersió en or (ENEPIG)
En comparació amb ENIG, ENEPIG té una capa addicional de pal·ladi entre el níquel i l'or, que protegeix encara més la capa de níquel de la corrosió i evita possibles pastilles negres durant el tractament superficial ENIG, proporcionant així un avantatge en la suavitat superficial. El gruix de deposició del níquel és d'uns 3-6 μm, el gruix del pal·ladi és d'uns 0.1-0.5 μm i el gruix de l'or és de 0.02-0.1 μm. Tot i que el gruix de la capa d'or és més prim que l'ENIG, és més car.
L'estructura de capes de coure níquel pal·ladi or es pot unir directament amb filferro a la capa de xapat. L'última capa d'or és molt fina i suau, i un dany mecànic excessiu o ratllades profundes poden exposar la capa de pal·ladi.
Níquel químic, pal·ladi químic, immersió en or (ENEPIG)
avantatge:
Superfície extremadament plana
Unió de filferro
Es pot soldar per refusió diverses vegades
Alta fiabilitat de les unions de soldadura
Llarga vida útil
Desavantatges:
preu car
La unió amb fil d'or no és tan fiable com la unió amb or tou
Perles d'estany fàcils de produir
Procés complex
Difícil de controlar el procés de processament
Níquel/Or electrolític
L'or de níquel electroplatejat es divideix en "or dur" i "or tou".
L'or dur té una baixa puresa (99.6%) i s'utilitza habitualment per a dits d'or. (Conectors de vora de PCB), contactes de PCB o altres zones de desgast resistent. El gruix de l'or pot variar segons els requisits.
L'or tou és més pur (99.9%) i s'utilitza habitualment per a la unió de cables.
Or electrolític dur
L'or dur és un aliatge d'or que conté complexos de cobalt, níquel o ferro. El níquel de baixa tensió s'utilitza entre el recobriment d'or i el coure. L'or dur és adequat per a components que s'utilitzen amb freqüència i que són molt propensos a desgastar-se, com ara plaques portadores, dits d'or i teclats.
El gruix del tractament superficial d'or dur pot variar segons l'aplicació. El gruix màxim soldable recomanat per a IPC és de 17.8 μ en polzades, 25 μ en or i 100 μ en níquel per a aplicacions IPC1 i Classe 2, i 50 μ en or i 100 μ en níquel per a aplicacions IPC3.
Or electrolític suau
Principalment utilitzat per a PCB que requereixen unió de cables i alta soldabilitat, les unions de soldadura d'or tou són més segures en comparació amb l'or dur.
Tractament superficial d'or electrolític suau
Níquel/Or electrolític
avantatge:
Llarga vida útil
Alta fiabilitat de les unions de soldadura
Superfície duradora
Desavantatges:
Molt car
El dit d'or requereix cablejat conductor addicional a la placa
L'or dur té poca soldabilitat
03
Com triar el procés de tractament de superfícies de PCB?
El procés de tractament superficial de la PCB afectarà directament la producció, quantitat de reelaboració, taxa de fallades in situ, capacitat de proves i taxa de rebuig. Per a la qualitat i el rendiment del producte final, cal triar un procés de tractament de superfícies que compleixi els requisits de disseny. En enginyeria, es poden considerar les perspectives següents:
Planitud del coixinet
La planitud de les pastilles de soldadura afecta directament la qualitat de soldadura de la PCBA, especialment quan hi ha BGA relativament grans o μ BGA de pas més petit a la placa, es poden seleccionar ENIG, ENEPIG i OSP quan la capa protectora a la superfície de la pastilla de soldadura ha de ser fina i uniforme.
Soldabilitat i mullabilitat
La soldabilitat és sempre un factor clau per a les PCB. Tot i complir altres requisits, és recomanable triar un procés de tractament superficial amb una alta soldabilitat per garantir el rendiment de la soldadura per refusió.
Freqüència de soldadura
Quantes vegades cal soldar o reelaborar una placa de circuit imprès (PCB)? El procés de tractament superficial de l'OSP no és adequat per a la reelaboració més de dues vegades. Actualment, també s'escolliran processos de tractament superficial compost com ara l'or d'immersió + OSP. Actualment, els productes electrònics d'alta gamma, com ara els telèfons intel·ligents, escolliran aquest procés de tractament.
Compliment RoHS
L'element principal de la PCBA prové principalment dels pins dels components, Coixinets de PCB i soldadura. Per tal de complir amb les normatives ROHS, el mètode de tractament superficial de les plaques de circuit imprès (PCB) també ha de complir amb les normes ROHS. Per exemple, l'ENIG, l'estany, la plata i l'OSP compleixen totes amb les normes ROHS.
Enllaç metàl·lic
Si es requereix unió amb fil d'or o alumini, pot estar limitada a ENIG, ENEPIG i or electrolític tou.
Fiabilitat de les unions de soldadura
El procés de tractament superficial de la PCB també pot afectar el resultat final qualitat de soldadura de PCBASi es requereixen unions de soldadura d'alta fiabilitat, es pot optar per l'ús del procés d'or per immersió o d'or de níquel-pal·ladi.
