Επίστρωση Επιφάνειας PCB

Τι είναι η επεξεργασία επιφάνειας PCB;

Πίνακες PCB το τελικό φινίρισμα επιφάνειας είναι ένα βασικό βήμα μετα-επεξεργασίας στην παραγωγή απλών πλακετών PCB. Αναφέρεται στην εναπόθεση ενός ομοιόμορφου και πυκνού λειτουργικού επιστρώματος στην επιφάνεια του απλού χαλκού του PCB μέσω χημικών, φυσικών ή ηλεκτροχημικών μεθόδων. Η βασική του λειτουργία είναι να επιλύει τα προβλήματα που προκύπτουν από την ευαισθησία του απλού χαλκού στην οξείδωση και την κακή συγκολλησιμότητα, προσαρμόζοντας ταυτόχρονα την απόδοση σε διαφορετικά σενάρια χρήσης. Είναι ένα κρίσιμο βήμα για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας στη συγκόλληση, της διάρκειας ζωής και της ηλεκτρικής απόδοσης των PCBA.

Κύριος στόχος

• Προστασία από οξείδωση και διάβρωση: Ο απλός χαλκός, όταν εκτίθεται στον αέρα και στην υγρασία, τείνει να οξειδώνεται, σχηματίζοντας οξείδιο του χαλκού, γεγονός που οδηγεί σε αποτυχία συγκόλλησης και μείωση της ηλεκτρικής απόδοσης. Τα επιστρώματα επεξεργασίας επιφάνειας μπορούν να απομονώσουν το στρώμα χαλκού από το εξωτερικό περιβάλλον, επεκτείνοντας τη διάρκεια αποθήκευσης και τη ζωή των PCBA.

• Βελτίωση της αξιοπιστίας συγκόλλησης: Η επίστρωση πρέπει να έχει καλή βρεχότητα για τη μείωση του κινδύνου ψυχρών κοιλώσεων και λανθασμένων κοιλώσεων, ιδιαίτερα κατάλληλη για τις απαιτήσεις κολλήσεως ακριβών εξαρτημάτων όπως τα 03015 και QFP στην SMT.

• Εγγυημένη ηλεκτρική απόδοση: Ορισμένες επιστρώσεις μπορούν να μειώσουν την αντίσταση επαφής και να βελτιώσουν τη σταθερότητα μετάδοσης σήματος, πληρούντας τις απαιτήσεις απόδοσης κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας και υψηλής ταχύτητας.

• Προσαρμοστικότητα σε ειδικά σενάρια: Παρέχεται προσαρμοσμένη προστασία για περιβάλλοντα με υψηλή θερμοκρασία, υψηλή υγρασία και υψηλό βαθμό καθαρισμού.

Κοινοί τύποι επιφανειακής επεξεργασίας

Πλεονεκτήματα Διαδικασίας Επιφανειακής Επεξεργασίας Kingfield

• Έλεγχος ποιότητας σε όλη τη διαδικασία: Από τις πρώτες ύλες μέχρι τα τελικά προϊόντα, συμμορφώνεται με τα πρότυπα IPC-6012 και ISO9001·

• Προσαρμοσμένες λύσεις: Προτείνει τη βέλτιστη λύση επεξεργασίας σύμφωνα με τις ανάγκες του πελάτη και υποστηρίζει προσαρμογή ειδικών επικαλύψεων·

• Συμμόρφωση με περιβαλλοντικές απαιτήσεις: Όλες οι διεργασίες πληρούν τις περιβαλλοντικές απαιτήσεις RoHS και REACH, είναι χωρίς μόλυβδο και χωρίς αλογόνα, και συμβατές με τα περιβαλλοντικά πρότυπα υψηλού επιπέδου βιομηχανιών όπως η ιατρική και η αυτοκινητοβιομηχανία.

Διεργασίες επεξεργασίας επιφανείας για διαφορετικούς τύπους PCBs

Η επεξεργασία της επιφάνειας PCB είναι ένα βασικό βήμα μετα-επεξεργασίας στην παραγωγή απλών πλακών. Περιλαμβάνει το σχηματισμό ενός λειτουργικού επιστρώματος στο στρώμα χαλκού με χημικές, φυσικές ή ηλεκτροχημικές μεθόδους. Αυτή η διαδικασία αντιμετωπίζει κυρίως προβλήματα όπως η οξείδωση του απλού χαλκού και η ανεπαρκής αξιοπιστία συγκόλλησης, ενώ προσαρμόζεται επίσης στις απαιτήσεις απόδοσης για διαφορετικά σενάρια εφαρμογής. Παρακάτω ακολουθεί μια εις βάθος ανάλυση των κυρίαρχων διαδικασιών:

HASL – Μια οικονομική επιλογή

Αρχή Διαδικασίας： Η άχρωμη PCB πλακέτα βυθίζεται σε λιωμένο κολλητικό υλικό, και το περίσσευμα κολλητικού αφαιρείται με ένα ψαλίδι υψηλής πίεσης από θερμό αέριο, δημιουργώντας ένα ομοιόμορφο επίχρισμα κολλητικού στην επιφάνεια του στρώματος χαλκού. Μετά την ψύξη, στερεοποιείται και παίρνει σχήμα.

Βασικές Παράμετροι：

Πάχος επικάλυψης: 5-25μm·

Θερμοκρασία κολλήσεως: 235-245℃ για παραδοσιακές κραματώσεις μολύβδου-κασσιτέρου, 250-260℃ για κραματώσεις χωρίς μόλυβδα·

Διάρκεια ζωής: 6-12 μήνες σε κανονικές συνθήκες·

Πρότυπα περιβάλλοντος: Τα παραδοσιακά μοντέλα με μόλυβδο δεν συμμορφώνονται με το RoHS, τα μοντέλα χωρίς μόλυβδα συμμορφώνονται με το RoHS/REACH.

Κύρια Χαρακτηριστικά

Πλεονεκτήματα: Χαμηλό κόστος, ώριμη διαδικασία, ισχυρή συμβατότητα κολλήσεως, καλή αντοχή στη φθορά.

Μειονεκτήματα: Η επιφανειακή επίπεδη είναι μέτρια, δεν είναι κατάλληλη για εξαρτήματα με λεπτό βήμα· η επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίας των PCB χωρίς μόλυβδα μπορεί να προκαλέσει ελαφριά παραμόρφωση του υποστρώματος της PCB.

Τυπικές Εφαρμογές: Καταναλωτικά ηλεκτρονικά, γενικός βιομηχανικός εξοπλισμός, μονάδες ισχύος, συσκευές χαμηλού επιπέδου στον τομέα της υγείας.

ENIG – Η Κορυφαία Επιλογή για Υψηλής Ακρίβειας Εφαρμογές

1. Αρχή Διεργασίας

Με τη χρήση της χημικής μεθόδου εναπόθεσης, δημιουργείται πρώτα ένα εμπόδιο από κράμα νικελίου-φωσφόρου στην επιφάνεια του στρώματος χαλκού, και στη συνέχεια εναποτίθεται ένα λεπτό στρώμα χρυσού. Δεν απαιτείται ηλεκτρικό ρεύμα καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας, και το επίχρισμα έχει υψηλή ομοιομορφία

2. Βασικές Παράμετροι

• Πάχος στρώματος νικελίου: 5-10μm, πάχος στρώματος χρυσού: 0,05-1,0μm

• Τραχύτητα επιφάνειας: Ra<0,1μm

• Διάρκεια αποθήκευσης: 12-24 μήνες σε σφραγισμένο και ξηρό περιβάλλον

• Αντοχή στη διάβρωση : Δοκιμή θαλασσινού ψεκασμού ≥96 ώρες (βιομηχανικού βαθμού), ≥144 ώρες (στρατιωτικού βαθμού)

3. Βασικά χαρακτηριστικά

Πλεονεκτήματα: Λεία επιφάνεια (κατάλληλη για ακριβείς εξαρτήματα όπως BGA και QFP), εξαιρετική αγωγιμότητα, ισχυρή αντίσταση σε οξείδωση/διάβρωση, κατάλληλη για κυκλώματα υψηλής συχνότητας, υποστηρίζει επανειλημμένη συγκόλληση και εισαγωγή/αφαίρεση.

Περιορισμοί: Υψηλότερο κόστος, υπερβολικά παχιά στρώματα χρυσού μπορούν να οδηγήσουν σε "εύθραυστο χρυσό", και απαιτούν εξειδικευμένο έλεγχο διεργασίας.

4. Τυπικές Εφαρμογές Εξοπλισμός υψηλής τεχνολογίας (σταθμοί βάσης 5G, οπτικά μοντούλα), ιατρικός εξοπλισμός (αναπνευστήρες, ηλεκτροκαρδιογράφοι), ηλεκτρονικά αυτοκινήτων, προϊόντα αεροδιαστημικής, και ακριβή μοντούλα βιομηχανικού ελέγχου.

III. OSP – Λύση για Υψηλής Πυκνότητας Περιβάλλον.

1. Αρχή Διεργασίας

Μέσω χημικής προσρόφησης, δημιουργείται ένα εξαιρετικά λεπτό οργανικό φιλμ στην επιφάνεια του ανόδευτου χαλκού, απομονώνοντάς την από τον αέρα και την υγρασία. Κατά τη συγκόλληση, το φιλμ μπορεί να διασπαστεί σε υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να επηρεάσει την υγρανσιμότητα της συγκόλλησης.

2. Βασικές Παράμετροι

Πάχος επικάλυψης: 0,2-0,5μm·

Θερμοκρασία συγκόλλησης: ≤260℃;

Διάρκεια ζωής: 6-12 μήνες σε στεγνό, σφραγισμένο περιβάλλον (υγρασία > 60% μπορεί να προκαλέσει αποτυχία)

Περιβαλλοντικά πρότυπα: Χωρίς βαρέα μέταλλα και αλογόνα, συμμορφώνεται με τα RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Βασικά χαρακτηριστικά

Πλεονεκτήματα: Φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία, μέτριο κόστος, λεία επιφάνεια, δεν επηρεάζει τη διάχυση θερμότητας του PCB, καθαρίζει εύκολα μετά τη συγκόλληση.

Περιορισμοί: Μέτρια αντοχή στη θερμοκρασία, υψηλές απαιτήσεις για το περιβάλλον αποθήκευσης, όχι ανθεκτικό στην τριβή.

4. Τυπικές Εφαρμογές Έξυπνα τηλέφωνα, tablet, φορητοί υπολογιστές, συσκευές IoT, πλακέτες υψηλής πυκνότητας (πολύστρωτες πλακέτες, πλακέτες HDI)

IV. Εμβάπτιση Αργύρου – Μια Κορυφαία Επιλογή για Υψηλές Συχνότητες και Μεσαίας έως Ανώτερης Κατηγορίας Προϊόντα

1. Αρχή Διαδικασίας：

Ένα καθαρό επίχρισμα αργύρου καταβυθίζεται στην επιφάνεια ενός στρώματος χαλκού μέσω αντίδρασης αντικατάστασης. Δεν απαιτείται ηλεκτρικό ρεύμα, και το στρώμα αργύρου είναι ομοιόμορφο και πυκνό, διαθέτοντας εξαιρετική αγωγιμότητα και συγκολλησιμότητα.

2. Βασικές Παράμετροι

• Πάχος στρώματος αργύρου: 0,8-2,0 μm

• Τραχύτητα επιφάνειας: Ra < 0,15 μm

• Διάρκεια ζωής: 6-9 μήνες σε συσκευασία κενού

• Αγωγιμότητα: Αντίσταση επαφής < 3 mΩ

3. Βασικά χαρακτηριστικά

Πλεονεκτήματα: Χαμηλές απώλειες μετάδοσης σήματος, καλή βρεχισκότητα κατά τη συγκόλληση, χαμηλότερο κόστος από ENIG, χωρίς μόλυβδο και χωρίς αλογόνα, φιλικό προς το περιβάλλον, υψηλή ομαλότητα επιφάνειας.

Περιορισμοί: Το στρώμα αργύρου τείνει να οξειδώνεται, η αντοχή σε διάβρωση είναι ελαφρώς κατώτερη από το ENIG, απαιτείται έλεγχος θερμοκρασίας κατά τη συγκόλληση.

4. Τυπικές εφαρμογές： Βάσεις επικοινωνιών, δρομολογητές, διακόπτες, βιομηχανικά μοντέλα ελέγχου, όργανα δοκιμών και ενδιάμεσα έως υψηλής τάξης ηλεκτρονικά καταναλωτή

V. Εμβάπτιση Κασσιτέρου – Μια Λύση Συμβατή με Λεπτό Βήμα

1. Αρχή Διεργασίας

Ένα επίστρωμα καθαρού κασσιτέρου καταστρώνεται στην επιφάνεια του στρώματος χαλκού μέσω αντίδρασης αντικατάστασης. Το στρώμα κασσιτέρου έχει παρόμοια υλικά με το συγκολλητικό, διαθέτει εξαιρετική συμβατότητα κατά τη συγκόλληση και μπορεί να σχηματίσει απευθείας αξιόπιστες συγκολλήσεις χωρίς επιπλέον επεξεργασία.

2. Βασικές Παράμετροι

Πάχος στρώματος κασσιτέρου: 1,0-3,0μm·

Ασπράνθεια επιφάνειας: Ra<0,15μm·

Διάρκεια ζωής: 6-9 μήνες σε σφραγισμένο περιβάλλον·

Θερμοκρασία κολλήσεως: 240-255℃

3. Βασικά χαρακτηριστικά

Πλεονεκτήματα: Ομαλή επιφάνεια, σταθερή απόδοση κολλήσεως, χωρίς μόλυβδο και φιλική προς το περιβάλλον, χαμηλότερο κόστος από ENIG/εμβάπτιση σε ασήμι, πιο εύκαμπτες απαιτήσεις αποθήκευσης.

Περιορισμοί: Πιο μαλακό στρώμα κολλήσεως, ευάλωτο σε γρατζουνιές, μπορεί να αναπτύξει "βλαστούς κολλήσεως" σε περιβάλλοντα με υψηλή θερμοκρασία για μεγάλο χρονικό διάστημα.

4. Τυπικές Εφαρμογές Ηλεκτρονικά αυτοκινήτων, βιομηχανικοί αισθητήρες, συσκευές έξυπνου σπιτιού, μεσαίας έως υψηλής τεχνολογίας PCBs

VI. Πίνακας σύγκρισης των βασικών διαφορών στις κύριες διεργασίες