Finitura superficiale PCB

Che cos'è la finitura superficiale del PCB?

Finitura superficiale PCB è un passaggio fondamentale di post-elaborazione nella produzione di schede PCB nude. Si riferisce al deposito di un rivestimento funzionale uniforme e denso sulla superficie dello strato di rame nudo della PCB attraverso metodi chimici, fisici o elettrochimici. La sua funzione principale è risolvere i problemi legati alla tendenza del rame nudo ad ossidarsi e alla scarsa saldabilità, adattandosi al contempo ai requisiti prestazionali di diverse applicazioni. È una fase chiave per garantire l'affidabilità della saldatura, la durata e le prestazioni elettriche delle PCBAs.

Obiettivo principale

• Antiossidazione e anticorrosione: Il rame nudo esposto all'aria e all'umidità è soggetto ad ossidazione, formando ossido di rame, il che porta a difetti di saldatura e a una riduzione delle prestazioni elettriche. Gli strati di trattamento superficiale possono isolare lo strato di rame dall'ambiente esterno, prolungando il periodo di stoccaggio e la durata dei PCB assemblati.

• Affidabilità della saldatura migliorata: Il rivestimento deve avere una buona bagnabilità per ridurre il rischio di saldature fredde e falsi contatti, risultando particolarmente adatto ai requisiti di saldatura di componenti di precisione come 03015 e QFP nell'assemblaggio SMT.

• Prestazioni elettriche garantite: Alcuni rivestimenti possono ridurre la resistenza di contatto e migliorare la stabilità della trasmissione del segnale, soddisfacendo i requisiti prestazionali di circuiti ad alta frequenza e ad alta velocità.

• Adattabilità a scenari speciali: Viene fornita una protezione personalizzata per ambienti con alta temperatura, alta umidità e alta pulizia.

Tipi comuni di trattamenti superficiali

Vantaggi del processo di trattamento superficiale Kingfield

• Controllo qualità a processo completo: Dalla materia prima al prodotto finito, è conforme agli standard IPC-6012 e ISO9001;

• Soluzioni personalizzate: Consigliamo la soluzione di trattamento ottimale in base alle esigenze del cliente e supportiamo la personalizzazione di rivestimenti speciali;

• Conformità ambientale: Tutti i processi soddisfano i requisiti ambientali RoHS e REACH, sono privi di piombo e alogenuri, ed sono compatibili con gli standard ambientali di settori avanzati come quello medico e automobilistico.

Processi di trattamento superficiale per diversi tipi di PCB

Il trattamento della superficie del PCB è una fase post-produzione fondamentale nella produzione di schede nude. Consiste nel formare un rivestimento funzionale sullo strato di rame mediante metodi chimici, fisici o elettrochimici. Questo processo affronta principalmente problemi come l'ossidazione del rame nudo e l'affidabilità insufficiente della saldatura, adattandosi al contempo ai requisiti prestazionali di diverse applicazioni. Di seguito è riportata un'analisi approfondita dei processi principali:

HASL – Una scelta economica

Principio del processo: La scheda PCB nuda viene immersa in saldatura fusa, e il saldante in eccesso viene rimosso tramite un getto d'aria calda ad alta pressione, formando così un rivestimento uniforme di saldatura sulla superficie dello strato di rame. Dopo il raffreddamento, si solidifica e assume la forma definitiva.

Parametri principali:

Spessore del rivestimento: 5-25μm;

Temperatura di saldatura: 235-245℃ per leghe tradizionali stagno-piombo, 250-260℃ per leghe senza piombo;

Durata: 6-12 mesi in condizioni normali;

Norme ambientali: i modelli tradizionali contenenti piombo non sono conformi a RoHS, i modelli senza piombo sono conformi a RoHS/REACH.

Caratteristiche principali

Vantaggi: costo ridotto, processo maturo, ottima compatibilità saldante, buona resistenza all'usura.

Limitazioni: planarità superficiale media, non adatto per componenti con passo fine; la lavorazione ad alta temperatura di PCB senza piombo può causare una leggera deformazione del substrato del PCB.

Applicazioni tipiche： Elettronica di consumo, apparecchiature industriali generiche, moduli di potenza, dispositivi medici di fascia bassa.

ENIG – La scelta privilegiata per l'alta precisione

1. Principio del processo

Si utilizza un metodo di deposizione chimica per formare prima uno strato barriera di lega nichel-fosforo sulla superficie dello strato di rame, quindi si deposita un sottile strato d'oro. L'intero processo non richiede corrente elettrica e il rivestimento presenta un'elevata uniformità

2. Parametri principali

• Spessore dello strato di nichel: 5-10μm, spessore dello strato d'oro: 0.05-1.0μm

• Rugosità superficiale: Ra<0,1μm

• Periodo di conservazione: 12-24 mesi in ambiente sigillato e asciutto

• Resistenza alla corrosione : Prova di nebbia salina ≥96 ore (grado industriale), ≥144 ore (grado militare)

3. Caratteristiche principali

Vantaggi: Superficie liscia (adatta per componenti di precisione come BGA e QFP), eccellente conducibilità, elevata resistenza all'ossidazione/corrosione, adatto per circuiti ad alta frequenza, supporta saldature ripetute e inserimenti/rimozioni.

Limitazioni: Costo più elevato, strati di oro eccessivamente spessi possono causare "fragilità dell'oro", richiedono un controllo di processo avanzato.

4. Applicazioni tipiche Equipaggiamenti di comunicazione di fascia alta (stazioni base 5G, moduli ottici), apparecchiature mediche (ventilatori, elettrocardiografi), elettronica automobilistica, prodotti aerospaziali e moduli di precisione per il controllo industriale.

III. OSP – Soluzione per ambienti ad alta densità.

1. Principio del processo

Attraverso l'adsorbimento chimico, si forma un film organico ultra-sottile sulla superficie del rame nudo, isolandolo da aria e umidità. Durante la saldatura, il film può decomporsi a temperature elevate senza influire sulla bagnabilità della saldatura.

2. Parametri principali

Spessore del rivestimento: 0,2-0,5μm;

Temperatura di saldatura: ≤260℃;

Scadenza: 6-12 mesi in ambiente asciutto e sigillato (umidità > 60% può causare malfunzionamenti);

Standard ambientali: Privi di metalli pesanti e alogenati, conformi a RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Caratteristiche principali

Vantaggi: Processo ecologico, costo moderato, superficie liscia, non influenza la dissipazione del calore sui PCB, nessun residuo dopo la saldatura.

Limitazioni: Resistenza termica moderata, requisiti elevati per l'ambiente di stoccaggio, non resistente all'attrito.

4. Applicazioni tipiche Smartphone, tablet, laptop, dispositivi IoT, PCB ad alta densità (schede multistrato, schede HDI)

IV. Immersion Silver – Una scelta privilegiata per prodotti ad alta frequenza e di fascia media-alta

1. Principio del processo:

Uno strato di argento puro viene depositato sulla superficie di un livello di rame attraverso una reazione di scambio. Non è richiesta corrente elettrica, e lo strato di argento è uniforme e denso, dotato di eccellente conduttività e saldabilità.

2. Parametri principali

• Spessore dello strato di argento: 0,8-2,0 μm

• Rugosità superficiale: Ra < 0,15 μm

• Durata a magazzino: 6-9 mesi in confezionamento sottovuoto

• Conduttività: Resistenza di contatto < 3 mΩ

3. Caratteristiche principali

Vantaggi: Basse perdite nella trasmissione del segnale, buona bagnabilità in saldatura, costo inferiore rispetto all'ENIG, privo di piombo e alogenuri, ecologico, elevata planarità superficiale.

Limitazioni: Lo strato di argento è soggetto ad ossidazione, la resistenza alla corrosione è leggermente inferiore rispetto all'ENIG, è necessario controllare la temperatura durante la saldatura.

4. Applicazioni tipiche： Stazioni base per telecomunicazioni, router, switch, moduli di controllo industriale, strumenti di test ed elettronica di consumo media-alta gamma.

V. Immersion Tin – Una Soluzione Compatibile con Passo Fine

1. Principio del processo

Un rivestimento di stagno puro viene depositato sulla superficie dello strato di rame attraverso una reazione di scambio. Lo strato di stagno è simile nel materiale alla lega saldante, presenta un'eccellente compatibilità durante la saldatura e può formare direttamente giunzioni saldate affidabili senza ulteriori lavorazioni.

2. Parametri principali

Spessore dello strato di stagno: 1,0-3,0μm;

Roughness superficiale: Ra<0,15μm;

Scadenza: 6-9 mesi in ambiente sigillato;

Temperatura di saldatura: 240-255℃

3. Caratteristiche principali

Vantaggi: Superficie liscia, prestazioni di saldatura stabili, senza piombo e rispettoso dell'ambiente, costo inferiore rispetto a ENIG/argento immersione, requisiti di stoccaggio più flessibili.

Limitazioni: Strato saldante più morbido, soggetto a graffi, potrebbe sviluppare "filamenti di stagno" in ambienti a temperature elevate prolungate.

4. Applicazioni tipiche Elettronica automobilistica, sensori industriali, dispositivi per la casa intelligente, PCB di fascia media-alta

VI. Tabella Comparativa delle Differenze Principali nei Processi Mainstream