Повърхностна обработка на PCB

Какво е повърхностна обработка на PCB?

PCB повърхностната обработка е ключов етап в постобработката при производството на голи PCB платки. Тя представлява нанасянето на равномерно и плътно функционално покритие върху повърхността на голия меден слой на PCB чрез химически, физически или електрохимични методи. Основната ѝ функция е да отстрани проблемите с окисляването и лошата запояемост на голия мед, като същевременно отговаря на изискванията за производителност в различни приложни сценарии. Това е ключов етап за осигуряване на надеждност при запояване, продължителност на живот и електрически параметри на PCBAs.

Основна цел

• Защита срещу окисляване и корозия: Оголената мед, изложена на въздух и влага, е склонна на окисляване, при което се образува меден оксид, което води до неуспешно леене и намалена електрическа производителност. Слоевете за повърхностна обработка могат да изолират медния слой от външната среда, удължавайки периода на съхранение и живота на ППВ.

• Подобрена надеждност при леене: Покритието трябва да притежава добра смачкващост, за да се намали риска от студени и фалшиво леени възли, особено подходящо за изискванията при леене на прецизни компоненти като 03015 и QFP в SMT.

• Гарантирана електрическа производителност: Някои покрития могат да намалят контактното съпротивление и да подобрят стабилността на предаване на сигнала, отговаряйки на изискванията за високочестотни и високоскоростни вериги.

• Пригодност за специални сценарии: Предоставя се персонализирана защита за среди с висока температура, висока влажност и висока чистота.

Чести видове повърхностна обработка

Предимства на процеса за повърхностна обработка на Kingfield

• Пълен контрол на качеството по целия процес: От суровини до готови продукти, съответства на стандарти IPC-6012 и ISO9001;

• Персонализирани решения: Препоръчва оптималното решение за обработка според нуждите на клиента и поддържа персонализиране на специални покрития;

• Съответствие с екологичните изисквания: Всички процеси отговарят на екологичните изисквания RoHS и REACH, без олово и халогени, съвместими с екологичните стандарти на високотехнологични индустрии като медицинската и автомобилната.

Процеси за повърхностна обработка за различни типове PCB

Обработката на повърхността на PCB е ключов етап след производството на голи платки. Включва образуването на функционално покритие върху медния слой чрез химически, физически или електрохимични методи. Този процес преди всичко решава проблеми като окисляване на голяма мед и недостатъчна сигурност при леенето, както и се адаптира към изискванията за производителност в различни приложни сценарии. По-долу е представен задълбочен анализ на водещите процеси:

HASL – Икономически ефективен избор

Принцип на процеса: Голата PCB платка се потапя в разтопен припой, а излишният припой се отстранява с високонапрежен горещ въздушен нож, за да се формира равномерно припойно покритие върху повърхността на медния слой. След охлаждане той се затвърдява и оформя.

Основни параметри:

Дебелина на покритието: 5-25μm;

Температура на лепене: 235-245℃ за традиционни сплави олово-калат, 250-260℃ за безоловни сплави;

Срок на годност: 6-12 месеца при нормални условия;

Екологични стандарти: Традиционните модели със съдържание на олово не отговарят на изискванията на RoHS, безоловните модели отговарят на RoHS/REACH.

Ключови характеристики

Предимства: Ниска цена, узрял процес, добра съвместимост при запояване, висока устойчивост на износване.

Ограничения: Равнинността на повърхността е средна, неподходяща за компоненти с малки разстояния между изводите; високотемпературната обработка на безоловни PCB може да причини леко деформиране на основата на PCB.

Типични приложения: Битова електроника, обща промишлена апаратура, силови модули, устройства за здравеопазване от ниския клас.

ENIG – Първи избор за висококачествени прецизни решения

1. Принцип на процеса

Използва се метод за химично нанасяне, при който първо се формира бариерен слой от никел-фосфор сплав върху повърхността на медния слой, след което се нанася тънък слой злато. През целия процес не се изисква електроенергия, а покритието има висока уеднаквяване

2. Основни параметри

• Дебелина на никеловия слой: 5-10μm, дебелина на слоя злато: 0,05-1,0μm

• Характеристика на повърхността: Ra<0,1μm

• Срок на съхранение: 12-24 месеца в запечатана и суха среда

• Устойчивост на корозия : Тест солен пръскане ≥96 часа (индустриален клас), ≥144 часа (военен клас)

3. Ключови характеристики

Предимства: Гладка повърхност (подходяща за прецизни компоненти като BGA и QFP), отлична проводимост, висока устойчивост към окисляване/корозия, подходяща за високочестотни вериги, поддържа многократно леене и вкарване/изваждане.

Ограничения: По-висока цена, прекалено дебели златни слоеве могат да доведат до "крупност на златото", изискват високо ниво на контрол на процеса.

4. Типични приложения Висококачествено комуникационно оборудване (5G базови станции, оптични модули), медицинско оборудване (вентилатори, електрокардиографи), автомобилна електроника, аерокосмически продукти и прецизни модули за индустриален контрол.

III. OSP – Решение за висока плътност и околната среда.

1. Принцип на процеса

Чрез химическо адсорбиране се образува ултрафин органичен филм върху повърхността на чиста мед, който я изолира от въздуха и влагата. По време на запояване филмът може да се разложи при висока температура, без да повлияе на овлажняването при запояване.

2. Основни параметри

Дебелина на покритието: 0,2-0,5 μm;

Температура на заваряване: ≤260℃;

Срок на годност: 6-12 месеца в суха, запечатана среда (влажност > 60% може да доведе до повреда);

Екологични стандарти: Без тежки метали и халогени, отговаря на изискванията на RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Ключови характеристики

Предимства: Екологичен процес, умерени разходи, гладка повърхност, не влияе на отвеждането на топлината от PCB, няма остатъци след запояване.

Ограничения: Умерена устойчивост на температура, високи изисквания към средата за съхранение, неустойчив на триене.

4. Типични приложения Смартфони, таблети, лаптопи, IoT устройства, високоплътни PCB (многослойни платки, HDI платки)

IV. Имулсионно сребро – Първокласен избор за високочестотни и средни до висококласни продукти

1. Принцип на процеса:

Чисто сребърен слой се нанася върху повърхността на меден слой чрез реакция на заместване. Не е необходима електроенергия и сребърният слой е равномерен и плътен, притежава отлична проводимост и лепкавост.

2. Основни параметри

• Дебелина на сребърния слой: 0,8-2,0 μm

• Характеристика на повърхността: Ra < 0,15 μm

• Срок на годност: 6-9 месеца при вакуумно опаковане

• Проводимост: Контактно съпротивление < 3 mΩ

3. Ключови характеристики

Предимства: Ниски загуби при предаване на сигнала, добра смачкващост при запояване, по-ниска цена в сравнение с ENIG, без олово и без халогени, екологичен, висока гладкост на повърхността.

Ограничения: Сребърният слой е склонен към окисляване, корозионната устойчивост е малко по-слаба в сравнение с ENIG, изисква се контрол на температурата по време на запояване.

4. Типични приложения: Комуникационни базови станции, рутери, комутатори, промишлени контролни модули, измервателни уреди и средни до висококласни битови електронни устройства.

V. Имуерсионно калай – Решение, съвместимо с фини стъпки

1. Принцип на процеса

Чрез реакция на заместване се нанася покритие от чисто калай върху повърхността на медния слой. Слоят калай е подобен по материал на оловото, има отлична съвместимост по време на леене и може директно да образува надеждни спойки без допълнителна обработка.

2. Основни параметри

Дебелина на слоя калай: 1,0–3,0 μm;

Разтвор на повърхнината: Ra<0,15 μm;

Срок на годност: 6–9 месеца в запечатана среда;

Температура на леене: 240-255℃

3. Ключови характеристики

Предимства: Гладка повърхност, стабилни свойства при леене, безолово и екологично чисто, по-ниска цена в сравнение с ENIG/имуерсионно сребро, по-гъвкави изисквания за съхранение.

Ограничения: По-мек слой за леене, склонен към драскотини, може да образува „калайни мустачки“ при продължителни високи температури.

4. Типични приложения Автомобилна електроника, промишлени сензори, умни домашни устройства, PCB за среден и горен клас

VI. Сравнителна таблица на основните различия в масовите процеси