PCB Overfladebehandling

Hvad er PCB-overfladebehandling?

Pcb overfladebehandling er et kerneledende postproduktionsstep i produktionen af PCB-kort uden komponenter. Det indebærer at afsætte en ensartet og tæt funktionsbelægning på overfladen af det blotte kobberlag på PCB'et ved hjælp af kemiske, fysiske eller elektrokemiske metoder. Dets kernefunktion er at løse problemerne med, at rent kobber let oxiderer og har dårlig lodbarhed, samtidig med at det tilpasses forskellige anvendelsesscenarier. Det er et afgørende trin for at sikre lodningssikkerhed, levetid og elektrisk ydeevne for PCBAs.

Kernemål

• Modstand mod oxidation og korrosion: Rent kobber udsat for luft og fugt har tilbøjelighed til oxidation, hvilket danner kobberoxid, og fører til fejl ved lodning samt nedsat elektrisk ydeevne. Overfladebehandlingslag kan isolere kobberlaget fra det ydre miljø, hvilket forlænger lagringstiden og levetiden for PCBAs.

• Forbedret pålidelighed ved lodning: Belægningen skal have god vandingsevne for at reducere risikoen for kolde lodninger og falske lodninger, især velegnet til lodningskravene for præcisionskomponenter såsom 03015 og QFP i SMT.

• Sikret elektrisk ydeevne: Nogle belægninger kan reducere kontaktmodstanden og forbedre stabiliteten af signalkonduktionen, så kravene til højfrekvente og hurtige kredsløb imødekommes.

• Tilpasning til særlige scenarier: Tilpasset beskyttelse leveres til omgivelser med høj temperatur, høj fugtighed og høj renhed.

Almindelige typer overfladebehandling

Kingfield overfladebehandlingsproces fordele

• Kvalitetskontrol i hele processen: Fra råmaterialer til færdige produkter overholder det IPC-6012 og ISO9001 standarder;

• Skræddersyede løsninger: Anbefaler den optimale behandlingsløsning ud fra kundens behov og understøtter specialbelægnings tilpasning;

• Miljømæssig overholdelse: Alle processer opfylder RoHS og REACH miljøkrav, er blyfrie og halogenefrie og kompatible med miljøstandarder i højteknologiske industrier såsom medicinsk og automobilindustrien.

Overfladebehandlingsprocesser for forskellige typer PCB'er

PCB-overfladebehandling er et kernefase i efterbehandlingen under produktionen af ubeskrevne plader. Det indebærer dannelsen af en funktionsdygtig belægning på kopperlaget ved hjælp af kemiske, fysiske eller elektrokemiske metoder. Denne proces løser primært problemer som oxidation af rent kobber og utilstrækkelig lodningssikkerhed, samtidig med at den tilpasses ydekravene i forskellige anvendelsesscenarier. Nedenfor følger en grundig analyse af de mest udbredte processer:

HASL – Et omkostningseffektivt valg

Procesprincip: Den blotte PCB-plade nedsænkes i smeltet lod, og overskydende lod skrabes væk med et højtryks-varmluftskniv for at danne en ensartet lodbelægning på kopperlagets overflade. Efter afkøling stivner og formes belægningen.

Kerneparametre:

Belægningstykkelse: 5-25μm;

Lodningstemperatur: 235-245℃ for traditionelle bly-tin-legeeringer, 250-260℃ for blyfrie legeringer;

Holdbarhed: 6-12 måneder under normale forhold;

Miljøstandarder: Traditionelle blyholdige modeller overholder ikke RoHS, blyfrie modeller overholder RoHS/REACH.

Nøglefunktioner

Fordele: Lav omkostning, moden proces, stærk lodningskompatibilitet, god slidstyrke.

Begrænsninger: Overfladens fladhed er gennemsnitlig, ikke egnet til komponenter med fint pitch; højtemperaturbehandling af blyfrie PCB'er kan forårsage svag deformation af PCB-substratet.

Typiske anvendelser: Forbruger elektronik, almindelig industriudstyr, strømmoduler, lavprisleget medicinske enheder.

ENIG – Topvalget for højpræcisionsapplikationer

1. Procesprincip

Kemisk afsætningsmetode bruges til først at danne et nikkel-fosfor-legerings spærringslag på overfladen af kopperlaget, og derefter aflejres et tyndt guldlag. Ingen strøm kræves i hele processen, og belægningen har høj ensartethed

2. Kerneparametre

• Tykkelse af nikkellag: 5-10μm, guldlagtykkelse: 0,05-1,0μm

• Overfladeruhed: Ra<0,1μm

• Opbevaringsperiode: 12-24 måneder i en tæt lukket og tør omgivelse

• Korrosionsbestandighed : Saltmiddeltest ≥96 timer (industriklasse), ≥144 timer (militærklasse)

3. Vigtigste funktioner

Fordele: Glat overflade (egnet til præcisionskomponenter såsom BGA og QFP), fremragende ledningsevne, stor modstandskraft mod oxidation/korrosion, egnet til højfrekvenskredsløb, understøtter gentagen lodning samt ind- og udkobling.

Begrænsninger: Højere omkostninger, for tykke guldlag kan føre til "guldbritnelhed" og kræver avanceret proceskontrol.

4. Typiske anvendelser High-end kommunikationsudstyr (5G-basestationsudstyr, optiske moduler), medicinsk udstyr (respiratorer, elektrokardiografer), automobil-elektronik, luft- og rumfartsprodukter samt præcisionsmoduler til industriel styring.

III. OSP – Højtytheds miljøløsning.

1. Procesprincip

Gennem kemisk adsorption dannes en ekstremt tynd organisk film på den blotte kobberoverflade, hvilket isolerer den fra luft og fugt. Under lodning kan filmlaget nedbrydes ved høje temperaturer uden at påvirke lodningsvådningen.

2. Kerneparametre

Belægningstykkelse: 0,2-0,5 μm;

Lodningstemperatur: ≤260℃;

Holdbarhed: 6-12 måneder i et tørt, lukket miljø (fugtighed > 60 % kan forårsage fejl);

Miljøstandarder: Uden tungmetaller og halogener, overholder RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Vigtigste funktioner

Fordele: Miljøvenlig proces, moderat omkostning, jævn overflade, påvirker ikke PCB-varmeafledning, intet reststof efter lodning.

Begrænsninger: Moderat varmebestandighed, høje krav til opbevaringsmiljø, er ikke slidestærkt.

4. Typiske anvendelser Smartphones, tablets, bærbare computere, IoT-enheder, højtythed PCB'er (flerlagsplader, HDI-plader)

IV. Immersionssølv – Et topvalg til højfrekvente og mellem- til højklasse produkter

1. Procesprincip:

En ren sølvlag aflejres på overfladen af et kobberlag gennem en substitutionsreaktion. Ingen strøm er nødvendig, og sølvlaget er jævnt og tæt, med fremragende ledningsevne og lodbarhed.

2. Kerneparametre

• Tykkelse på sølvlag: 0,8-2,0 μm

• Overfladeruhed: Ra < 0,15 μm

• Holdbarhed: 6-9 måneder under vakuumemballage

• Ledningsevne: Kontaktmodstand < 3 mΩ

3. Vigtigste funktioner

Fordele: Lav signaloverførselstab, god lodningsvådning, lavere omkostninger end ENIG, blyfri og halogenundgående, miljøvenlig, høj overfladeglathed.

Begrænsninger: Sølvlaget er følsomt over for oxidation, korrosionsbestandighed er lidt ringere end ENIG, temperaturregulering kræves under lodning.

4. Typiske anvendelser: Kommunikationsbasestationer, routere, switche, industrielle styreenheder, testinstrumenter og mellem- til højklasse forbruger-elektronik

V. Immersionstin – En løsning kompatibel med fin pitch

1. Procesprincip

Et rent tintæppe aflejres på kobberlagets overflade via en substitutionsreaktion. Tintæppet er materielt lignende lod, har fremragende kompatibilitet under lodning og kan direkte danne pålidelige lodforbindelser uden yderligere behandling.

2. Kerneparametre

Tykkelse på tintæppe: 1,0–3,0 μm;

Overfladeånden: Ra < 0,15 μm;

Holdbarhed: 6–9 måneder i et lukket miljø;

Lodningstemperatur: 240-255℃

3. Vigtigste funktioner

Fordele: Glattere overflade, stabil lodningsevne, blyfri og miljøvenlig, lavere omkostninger end ENIG/immersionssølv, mere fleksible opbevaringskrav.

Begrænsninger: Blødere lodlag, følsomt over for ridser, kan udvikle "lod-whiskers" i længere perioder ved høje temperaturer.

4. Typiske anvendelser Automobil elektronik, industrielle sensorer, smart home-enheder, mellem- til højklasse PCB'er

VI. Sammenligningstabel over kerneforskelle i almindelige processer