PCB Oppervlakteafwerking

Wat is een PCB-oppervlakteafwerking?

PCB Oppervlakteafwerking is een kern stap in de nabewerking bij de productie van een PCB kaart. Het betreft het aanbrengen van een uniforme en dichte functionele coating op het oppervlak van de kale koperlaag van de PCB via chemische, fysische of elektrochemische methoden. De kernfunctie hiervan is het oplossen van de problemen dat koper snel oxideert en slechte soldeereigenschappen heeft, terwijl het tegelijkertijd wordt afgestemd op de prestatievereisten van verschillende toepassingsscenario's. Het is een cruciale stap om de soldeerverbinding, levensduur en elektrische prestaties van PCBAs te waarborgen.

Kernobjectief

• Anti-oxidatie en -corrosie: Koper dat blootgesteld is aan lucht en vochtigheid is gevoelig voor oxidatie, waardoor koperoxide ontstaat. Dit leidt tot slechte soldeerverbindingen en verminderde elektrische prestaties. Oppervlaktebehandelingen kunnen de koperlaag afschermen van de externe omgeving, waardoor de opslagduur en levensduur van PCB's worden verlengd.

• Verbeterde soldeerverlaagbaarheid: De coating moet een goede bevochtigbaarheid hebben om het risico op koude soldeerverbindingen en valse soldeerverbindingen te verkleinen, met name geschikt voor de soldeereisen van precisiecomponenten zoals 03015 en QFP in SMT.

• Gegarandeerde elektrische prestaties: Sommige coatings kunnen de contactweerstand verlagen en de stabiliteit van signaaloverdracht verbeteren, waardoor aan de prestatie-eisen van hoogfrequente en hoge-snelheidscircuits wordt voldaan.

• Aanpasbaar aan speciale scenario's: Er wordt aangepaste bescherming geboden voor omgevingen met hoge temperatuur, hoge vochtigheid en hoge reinheid.

Veelvoorkomende types oppervlaktebehandeling

Voordelen van het oppervlaktebehandelingsproces van Kingfield

• Volledige proceskwaliteitscontrole: Van grondstoffen tot eindproducten, voldoet aan de IPC-6012- en ISO9001-normen;

• Aangepaste oplossingen: Aanbeveling van de optimale behandelingsoplossing op basis van klantbehoeften, met ondersteuning voor speciale coatingaanpassing;

• Milieunormen in acht genomen: Alle processen voldoen aan de milieueisen van RoHS en REACH, zijn loodvrij en halogeenvrij, en compatibel met de milieunormen van hoogwaardige industrieën zoals medische en automotive.

Oppervlaktebehandelingsprocessen voor verschillende typen PCB's

PCB-oppervlaktebehandeling is een kernstap in de nabewerking tijdens de productie van blanke printplaten. Het omvat het aanbrengen van een functionele coating op de koperlaag middels chemische, fysieke of elektrochemische methoden. Dit proces lost voornamelijk problemen op zoals oxidatie van blote koper en onvoldoende soldeergarantie, en past tegelijkertijd aan bij de prestatie-eisen van verschillende toepassingsscenario's. Hieronder volgt een diepgaande analyse van gangbare processen:

HASL – Een kosteneffectieve keuze

Procesprincipe: De blanke PCB wordt ondergedompeld in gesmolten soldeersel, waarna overtollig soldeersel wordt weggeschraapt met een hogedruk warme luchtmesselaar, zodat er een uniforme soldeersellaag ontstaat op het oppervlak van de koperlaag. Na afkoeling stolt deze en neemt vorm aan.

Kernparameters:

Coatingdikte: 5-25μm;

Soldeertemperatuur: 235-245℃ voor traditionele lood-tin legeringen, 250-260℃ voor loodvrije legeringen;

Houdbaarheid: 6-12 maanden onder normale omstandigheden;

Milieunormen: Traditionele modellen met lood voldoen niet aan RoHS, loodvrije modellen voldoen aan RoHS/REACH.

Belangrijkste Kenmerken

Voordelen: Lage kosten, gevestigd proces, sterke soldeergeschiktheid, goede slijtvastheid.

Beperkingen: Oppervlaktevlakheid is gemiddeld, niet geschikt voor componenten met fijne afstand; hoge temperatuurverwerking van loodvrije PCB's kan lichte vervorming van de PCB-substraat veroorzaken.

Typische Toepassingen： Consumentenelektronica, algemene industriële apparatuur, vermogenmodules, goedkope medische apparaten.

ENIG – De eerste keuze voor hoogwaardige precisie

1. Procesprincipe

De chemische depositiemethode wordt gebruikt om eerst een nikkel-fosforlegeringsbarrièrelaag te vormen op het oppervlak van de koperlaag, waarna een dunne goudlaag wordt aangebracht. Tijdens het hele proces is geen stroom nodig, en de coating heeft een hoge uniformiteit

2. Basiskarakteristieken

• Dikte niklellaag: 5-10μm, dikte goudlaag: 0,05-1,0μm

• Oppervlakteruwheid: Ra<0,1μm

• Opslagduur: 12-24 maanden in een verzegelde en droge omgeving

• Corrosiebestendigheid : Zoutneveltest ≥96 uur (industriële kwaliteit), ≥144 uur (militaire kwaliteit)

3. Belangrijkste kenmerken

Voordelen: Glad oppervlak (geschikt voor precisiecomponenten zoals BGA en QFP), uitstekende geleidbaarheid, sterke weerstand tegen oxidatie/corrosie, geschikt voor hoogfrequentschakelingen, ondersteunt herhaald solderen en in- en uitschakelen.

Beperkingen: Hogere kosten, te dikke goudlagen kunnen leiden tot "goudbreekbaarheid" en vereisen geavanceerde procesbeheersing.

4. Typische toepassingen Hoogwaardige communicatieapparatuur (5G-basisstations, optische modules), medische apparatuur (ventilatoren, elektrocardiografen), auto-elektronica, lucht- en ruimtevaartproducten en industriële controle precisiemodules.

III. OSP – Oplossing voor hoge dichtheid en milieuvriendelijkheid.

1. Procesprincipe

Via chemische adsorptie wordt er een uiterst dunne organische film gevormd op het blote koperoppervlak, waardoor dit wordt afgeschermd van lucht en vocht. Tijdens het solderen kan de film bij hoge temperaturen ontbinden zonder invloed te hebben op de solderbaarheid.

2. Basiskarakteristieken

Coatingdikte: 0,2-0,5 μm;

Laste temperatuur: ≤260℃;

Houdbaarheid: 6-12 maanden in een droge, afgesloten omgeving (vochtigheid > 60% kan leiden tot storingen);

Milieunormen: Vrij van zware metalen en halogenen, voldoet aan RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Belangrijkste kenmerken

Voordelen: Milieuvriendelijk proces, gematigde kosten, glad oppervlak, beïnvloedt de warmteafvoer van PCB's niet, geen restanten na solderen.

Beperkingen: Matige temperatuurbestendigheid, hoge eisen aan de opslagomgeving, niet bestand tegen slijtage.

4. Typische toepassingen Smartphones, tablets, laptops, IoT-apparaten, hoogdichtheids-PCB's (meerdere lagen, HDI-borden)

IV. Inbasering van zilver – Een topkeuze voor hoogfrequente en midden- tot hoogwaardige producten

1. Procesprincipe:

Een laag puur zilver wordt op het oppervlak van een koperlaag afgezet via een verdringingsreactie. Geen elektriciteit is vereist, en de zilverlaag is uniform en dicht, en beschikt over uitstekende geleidbaarheid en soldeereigenschappen.

2. Basiskarakteristieken

• Dikte zilverlaag: 0,8-2,0 μm

• Oppervlakteruwheid: Ra < 0,15 μm

• Houdbaarheid: 6-9 maanden onder vacuümverpakking

• Geleidbaarheid: Contactweerstand < 3 mΩ

3. Belangrijkste kenmerken

Voordelen: Lage signaaltransmissieverliezen, goede soldeerbaarheid, lagere kosten dan ENIG, loodvrij en halogeenvrij, milieuvriendelijk, hoge oppervlakteregelmatigheid.

Beperkingen: De zilverlaag is gevoelig voor oxidatie, de corrosieweerstand is iets minder goed dan ENIG, temperatuurregeling is vereist tijdens het solderen.

4. Typische Toepassingen: Communicatiebasisstations, routers, switches, industriële besturingsmodules, testinstrumenten en midden- tot hoogwaardige consumentenelektronica.

V. Immersietin – Een oplossing die geschikt is voor fijne afstanden

1. Procesprincipe

Er wordt een laag zuiver tin aangebracht op het oppervlak van de koperlaag via een omzettingreactie. De tinaanmaak is materiaalverwant aan soldeertin, heeft uitstekende verwerkbaarheid tijdens het solderen en kan direct betrouwbare soldeerverbindingen vormen zonder extra bewerking.

2. Basiskarakteristieken

Dikte tinlaag: 1,0-3,0 μm;

Oppervlak ruwheid: Ra<0,15 μm;

Houdbaarheid: 6-9 maanden in een afgesloten omgeving;

Solderingstemperatuur: 240-255℃

3. Belangrijkste kenmerken

Voordelen: Glad oppervlak, stabiele soldeerprestaties, loodvrij en milieuvriendelijk, lagere kosten dan ENIG/immersie zilver, flexibelere opslagvoorwaarden.

Beperkingen: Zachtere soldeellaag, gevoelig voor krassen, kan 'soldeerkiemen' ontwikkelen bij langdurige blootstelling aan hoge temperaturen.

4. Typische toepassingen Auto-elektronica, industriële sensoren, slimme huistoestellen, middenklasse tot high-end PCB's

VI. Vergelijkingstabel van kernverschillen in gangbare processen