Wykończenie powierzchni PCB-Miedź jest doskonałym przewodnikiem elektryczności i materiałem wybieranym w większości płytek drukowanych. Jednak materiał ten utlenia się i koroduje, jeśli jest pozostawiony na zewnątrz, co wpływa na żywotność każdej płytki drukowanej. Rozwiązaniem jest pokrycie odsłoniętych sekcji miedzi (padów) przed lutowaniem materiałem, który jest odporny na utlenianie. Ten proces pokrycia tworzy wykończenie powierzchni PCB, a my przyjrzeliśmy się różnym rodzajom poniżej.
Wykończenie powierzchni PCB-Co to jest PCB Surface Finish?
Jak wszyscy wiemy, wykończenie powierzchni PCB jest międzymetaliczna warstwa, która obejmuje płytę z gołą powierzchnią miedzi (na obszarze lutowania). Ta warstwa siedzi między lutowane pady i komponentów. Tak więc, jego celem jest ochrona narażone miedzi przed utlenianiem. Dodatkowo, przygotowuje powierzchnię płyty do procesu lutowania i zwiększa trwałość płyty.
Znaczenie wykończenia powierzchni PCB
Wykończenie powierzchni PCB wpływa na następujące cechy.
Wydajność procesu
Jakość połączeń międzymetalicznych
Zdolność do testowania
Koszt procesu produkcyjnego
Rework i wskaźnik złomu na partiach produkcyjnych
Wskaźnik awaryjności płyt podczas używania ich w zamierzonych zastosowaniach
Rodzaje wykończenia powierzchni PCB i porównanie
Poniżej przedstawiono dziewięć rodzajów wykończenia powierzchni.
Wykończenie powierzchni PCB-Hot Air Solder Leveling (HASL)
Tworzenie wykończenia HASL polega na zanurzeniu płytek drukowanych w roztopionej kąpieli lutowniczej zawierającej stop cyny i ołowiu. Następnie usuwa się nadmiar lutu i wyrównuje wykończenie za pomocą noży powietrznych, stąd skrót HASL.
Poza tym, to poziomowanie zapewnia jednorodną grubość wykończenia powierzchni lutu na całej płycie. Ponadto proces ten pomaga zidentyfikować potencjalne problemy z delaminacją na PCB przed dołączeniem kosztownych komponentów, ponieważ wystawia płytę na działanie wysokich temperatur. Ponadto HASL jest głównie stosowany na płytkach PCB używanych w zastosowaniach wojskowych.
Wykończenie powierzchni PCB-Safety
Niski koszt
Możliwość wielokrotnego przerabiania
Długi okres trwałości
Szeroko dostępny
Doskonała lutowalność
Wady
Tworzy nierówne powierzchnie
Mostki lutownicze
Zawiera ołów
Nie jest idealny do padów o drobnym skoku i struktur HDI
Wysokie temperatury mogą mieć wpływ na inne materiały płytkowe
Wykończenie powierzchni PCB-HASL bezołowiowy
Dla porównania, bezołowiowy HASL jest podobny do tradycyjnego HASL, ale nie używa stopu lutowniczego cyna/ołów. Zamiast tego używa stopów cyna/nikiel, cyna/miedź lub cyna/miedź/nikiel/german. Brak ołowiu sprawia, że proces jest zgodny z RoHS i bardziej ekonomiczny. Jednak nadal nie jest to odpowiednie dla małych komponentów.
Safety
Niskie koszty
Bezołowiowa
Zgodność z RoHS
Wykończenie powierzchni PCB-Wady
Po pierwsze, nie jest idealny do zastosowań HDI
Ponadto, wysoka temperatura przetwarzania może mieć wpływ na inne materiały PCB
Wreszcie, może tworzyć wiskery cynowe
Organiczny środek konserwujący lutowność (OSP)
OSP nakłada cienką, ochronną, wodną mieszankę, która selektywnie wiąże się z miedzianymi padami. Ponadto, warstwa ta tworzy organometaliczną powierzchnię, która jest bardziej ekologiczna niż inne wykończenia bezołowiowe, ponieważ nie jest toksyczna i zużywa mniej energii. Dodatkowo, wykończenie staje się coraz bardziej popularne ze względu na jego przyjazność dla środowiska, niskie koszty utrzymania i przydatność do drobnych aplikacji pitch.
Wykończenie powierzchni PCB-Safety
Przyjazne dla środowiska
Możliwość wielokrotnego przerabiania
Ekonomiczne
Tworzy płaską powierzchnię
Wady
Niemożliwe do zmierzenia grubości
Krótki okres trwałości
Może powodować problemy informatyczne
Nie nadaje się idealnie do otworów przelotowych
Wykończenie powierzchni PCB-Srebro immersyjne (Au)
Srebro nakłada się w reakcji bezprądowego zanurzania, wypierając leżącą pod spodem warstwę miedzi. Srebro zanurzeniowe nie jest tak reaktywne jak cyna, ale matowieje pod wpływem powietrza. Dlatego należy przechowywać PCB zanurzone w srebrze w opakowaniach zapobiegających matowieniu. W takim opakowaniu może pozostać przez 6-12 miesięcy. Jednak po wyjęciu należy zmontować elementy poprzez lutowanie rozpływowe w ciągu jednego dnia.
Safety
Idealny do drobnych elementów (fine pitch)
Doskonała płaska powierzchnia
Możliwość ponownej obróbki
Odpowiednia dla planarności
Stabilniejsza niż inne wykończenia
Wykończenie powierzchni PCB-Wady
Wrażliwe na matowienie i obsługę
Wymaga specjalnego opakowania
Krótkie okno robocze po rozpakowaniu
Nie nadaje się idealnie do mikrootworów o współczynniku kształtu 1:1
Nie nadaje się do masek zdzieralnych
Cyna imersyjna (Sn)
Cyna zanurzeniowa to bezołowiowy (zgodny z RoHS) proces chemiczny, który jest doskonałym wyborem dla małych elementów i geometrii.
Jest to najbardziej opłacalny typ powłoki zanurzeniowej, ale ma kilka wad. Matowieje jak srebro zanurzeniowe, dając 30-dniowe okno na lutowanie. Dlatego też, będzie się dobrze sprawdzać w przypadku dużej ilości produkcji.
Wykończenie powierzchni PCB-Safety
Doskonała płaskość
Odpowiedni dla drobnych elementów SMD
Dobra lutowalność po kilku cyklach termicznych
Idealny dla press-fit
Średni koszt
Wady
Wrażliwość na przenoszenie
Krótki okres trwałości
Nie nadaje się do stosowania odklejanych masek
Może tworzyć wiskery cynowe
Wykończenie powierzchni PCB-Złoto bezniklowe zanurzeniowe (ENIG)
ENIG składa się z cienkiej warstwy złota pokrywającej warstwę niklu. Bezelektrodowe niklowanie chroni odsłonięte obwody miedziane, natomiast warstwa złota zanurzeniowego chroni nikiel podczas przechowywania. Ponadto, warstwa złota tworzy niski opór kontaktowy.
To wykończenie powierzchni jest prawdopodobnie najczęściej używany, ponieważ jest twardy i trwały. Jednakże, jest to drogie.
Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold (ENEPIG)
ENEPIG jest stosunkowo nowy, ponieważ technologia trafiła na rynek w późnych latach 90. Jednak ta 3-warstwowa powłoka metaliczna była droga i miała niewiele zastosowań.
Jednak później nastąpił jej powrót ze względu na zgodność z dyrektywą RoHS, niezawodność, konieczność pakowania i przydatność do zastosowań o wysokiej częstotliwości w kompaktowych przestrzeniach. Ponadto, ceny palladu znacznie spadły.
Proces jest podobny do ENIG. Ale dodaje bezelektrodową warstwę palladu, aby zatrzymać utlenianie niklu i zapobiec korozji niklu i dyfuzji do warstwy złota.
Pokryte złotem styki na PCB
Wykończenie powierzchni PCB-Złoto elektrolityczne wiązane drutem
Znane również jako miękkie złoto klejone, ten typ zawiera złoto o wyższej czystości 99,9%. Ponieważ pad jest zwykle koronką, jest mniejsza powierzchnia, aby utrzymać przewody. Dlatego to wykończenie jest idealne do zastosowań wymagających łączenia drutu, wysokiej spawalności i wysokiej lutowności.
Układ scalony zamontowany na złotej płytce PCB z możliwością łączenia drutów
Wykończenie powierzchni PCB-Electrolytic Hard Gold
To wykończenie składa się z warstwy złota pokrytej powłoką barierową z niklu. Twarde złoto jest trwałe i zazwyczaj używane na klawiaturach i złotych palcach (złącza krawędziowe-palce). Można również kontrolować grubość złota poprzez zmianę czasu trwania procesu galwanizacji.
Zielona płytka PCB ze złotymi złączami
Jednak twarde złoto nie jest idealne do obszarów lutowalnych ze względu na słabą lutowalność i wysoki koszt.
Jak wybrać wykończenie powierzchni płytki PCB?
Jak pokazano powyżej, rodzaj wykończenia powierzchni decyduje o trwałości i długoterminowej niezawodności PCB. Dlatego należy rozważyć następujące czynniki przy wyborze najlepszego.
Na przykład, HASL jest najlepszym rozwiązaniem dla zastosowań wojskowych, kosmicznych i kosmicznych, ponieważ jest bardzo niezawodny w aplikacjach o wysokiej wydajności Jednak nie jest idealny dla kombinacji kluczy aluminiowych Oczyszczanie cyny i powierzchni organicznej OSP nie działa również w przypadku wiązań aluminiowych
W końcu potrzebny jest doświadczony producent PCB, który pomaga wybrać wykończenie powierzchni PCB, które najlepiej pasuje do projektu Nasza płyta drukowana jest najlepsza w branży, ponieważ mamy szeroką listę klientów, którzy ciągle otrzymują od nas wysokiej jakości produkty
Wyciąg informacyjny
Jak widać, wykończenie powierzchni PCB jest ważną częścią każdej płyty drukowanej Istnieją jednak różne typy, każdy z nich jest idealnym rozwiązaniem dla konkretnych zastosowań Mamy nadzieję, że ten artykuł będzie miał głęboki wgląd Jeśli uważasz, że coś pominęliśmy lub że masz jakieś pytania lub komentarze, zostaw wiadomość, a my oddzwonimy jak najszybciej