Acabamento de Superfície de PCB

O que é o acabamento da superfície do PCB?

Acabamento de Superfície de PCB é uma etapa essencial no processamento posterior da produção de placas PCB nuas. Refere-se à deposição de um revestimento funcional uniforme e denso sobre a superfície da camada de cobre exposto da PCB, por meio de métodos químicos, físicos ou eletroquímicos. Sua função principal é resolver os problemas relacionados à tendência do cobre nu de oxidar facilmente e apresentar baixa soldabilidade, ao mesmo tempo que se adapta às exigências de desempenho de diferentes cenários de aplicação. É uma etapa fundamental para garantir a confiabilidade na soldagem, a vida útil e o desempenho elétrico das PCBAs.

Objetivo principal

• Anti-oxidação e corrosão: O cobre nu exposto ao ar e à umidade é propenso à oxidação, formando óxido de cobre, o que leva a falhas na soldagem e à diminuição do desempenho elétrico. As camadas de tratamento superficial podem isolar a camada de cobre do ambiente externo, prolongando o período de armazenamento e a vida útil das PCBA.

• Maior confiabilidade na soldagem: O revestimento deve apresentar boa molhabilidade para reduzir o risco de soldas frias e falsas soldas, sendo especialmente adequado para os requisitos de soldagem de componentes precisos, como 03015 e QFP na montagem SMT.

• Desempenho elétrico garantido: Alguns revestimentos podem reduzir a resistência de contato e melhorar a estabilidade da transmissão de sinais, atendendo aos requisitos de desempenho de circuitos de alta frequência e alta velocidade.

• Adequação a cenários especiais: Proteção personalizada é fornecida para ambientes com alta temperatura, alta umidade e alto nível de limpeza.

Tipos comuns de tratamento superficial

Vantagens do Processo de Tratamento de Superfície Kingfield

• Controle de qualidade em todo o processo: Desde matérias-primas até produtos acabados, está em conformidade com os padrões IPC-6012 e ISO9001;

• Soluções personalizadas: Recomendamos a solução de tratamento ideal de acordo com as necessidades do cliente e oferecemos suporte para personalização de revestimentos especiais;

• Conformidade ambiental: Todos os processos atendem aos requisitos ambientais RoHS e REACH, são livres de chumbo e livres de halogênios, e compatíveis com os padrões ambientais de indústrias de alto nível, como médica e automotiva.

Processos de tratamento de superfície para diferentes tipos de PCBs

O tratamento da superfície de PCB é uma etapa pós-processamento essencial na produção de placas nuas. Envolve a formação de um revestimento funcional sobre a camada de cobre utilizando métodos químicos, físicos ou eletroquímicos. Este processo resolve principalmente problemas como oxidação do cobre exposto e confiabilidade insuficiente na soldagem, além de se adaptar aos requisitos de desempenho de diferentes cenários de aplicação. A seguir, apresenta-se uma análise aprofundada dos processos mais utilizados:

HASL – Uma opção econômica

Princípio do Processo： A placa PCB nua é imersa em solda fundida, e o excesso de solda é removido por uma faca de ar quente de alta pressão, formando um revestimento uniforme de solda na superfície da camada de cobre. Após o resfriamento, solidifica-se e assume sua forma.

Parâmetros Principais：

Espessura do revestimento: 5-25μm;

Temperatura de soldagem: 235-245℃ para ligas tradicionais de estanho-chumbo, 250-260℃ para ligas livres de chumbo;

Vida útil: 6-12 meses em condições normais;

Normas ambientais: Modelos tradicionais com chumbo não cumprem RoHS, modelos sem chumbo cumprem RoHS/REACH.

Principais Características

Vantagens: Baixo custo, processo maduro, excelente compatibilidade de soldagem, boa resistência ao desgaste.

Limitações: Planicidade superficial mediana, não adequado para componentes de passo fino; o processamento em alta temperatura de PCBs sem chumbo pode causar ligeira deformação do substrato do PCB.

Aplicações típicas: Eletrônicos de consumo, equipamentos industriais em geral, módulos de potência, dispositivos médicos de baixa gama.

ENIG – A Escolha Preferida para Alta Precisão

1. Princípio do Processo

O método de deposição química é usado para primeiro formar uma camada de barreira de liga níquel-fósforo sobre a superfície da camada de cobre, e depois depositar uma fina camada de ouro. Nenhuma eletricidade é necessária durante todo o processo, e o revestimento possui alta uniformidade

2. Parâmetros principais

• Espessura da camada de níquel: 5-10μm, espessura da camada de ouro: 0,05-1,0μm

• Rugosidade da superfície: Ra<0,1μm

• Período de armazenamento: 12-24 meses em ambiente selado e seco

• Resistência à corrosão : Teste de névoa salina ≥96 horas (grau industrial), ≥144 horas (grau militar)

3. Principais Recursos

Vantagens: Superfície lisa (adequada para componentes de precisão como BGA e QFP), excelente condutividade, alta resistência à oxidação/corrosão, adequado para circuitos de alta frequência, suporta soldagem repetida e inserção/remoção.

Limitações: Custo mais elevado, camadas de ouro excessivamente espessas podem provocar "fragilidade do ouro", exigindo um controle rigoroso do processo.

4. Aplicações Típicas Equipamentos de comunicação de alto desempenho (estações base 5G, módulos ópticos), equipamentos médicos (ventiladores, eletrocardiógrafos), eletrônicos automotivos, produtos aeroespaciais e módulos de precisão para controle industrial.

III. OSP – Solução Ambiental de Alta Densidade.

1. Princípio do Processo

Por adsorção química, forma-se um filme orgânico ultrafino na superfície do cobre nu, isolando-o do ar e da umidade. Durante a soldagem, o filme pode se decompor em altas temperaturas sem afetar a molhabilidade da solda.

2. Parâmetros principais

Espessura do revestimento: 0,2-0,5μm;

Temperatura de soldagem: ≤260℃;

Vida útil: 6-12 meses em ambiente seco e selado (umidade > 60% pode causar falha);

Padrões ambientais: Isento de metais pesados e halogênios, atende às normas RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Principais Recursos

Vantagens: Processo ambientalmente correto, custo moderado, superfície lisa, não afeta a dissipação de calor do PCB, sem resíduos após a soldagem.

Limitações: Resistência térmica moderada, requisitos elevados para o ambiente de armazenamento, não resistente ao atrito.

4. Aplicações Típicas Smartphones, tablets, laptops, dispositivos IoT, PCBs de alta densidade (placas multicamada, placas HDI)

IV. Prata Imersa – Uma excelente escolha para produtos de alta frequência e de média/alta gama

1. Princípio do Processo：

Um revestimento de prata pura é depositado na superfície de uma camada de cobre por meio de uma reação de deslocamento. Não é necessária eletricidade, e a camada de prata é uniforme e densa, possuindo excelente condutividade e soldabilidade.

2. Parâmetros principais

• Espessura da camada de prata: 0,8-2,0 μm

• Rugosidade da superfície: Ra < 0,15 μm

• Prazo de validade: 6-9 meses sob embalagem a vácuo

• Condutividade: Resistência de contato < 3 mΩ

3. Principais Recursos

Vantagens: Baixa perda de transmissão de sinal, boa molhabilidade na soldagem, custo inferior ao ENIG, isento de chumbo e de halogênios, ambientalmente amigável, alta lisura superficial.

Limitações: A camada de prata é propensa à oxidação, a resistência à corrosão é ligeiramente inferior à do ENIG, sendo necessária a controlar a temperatura durante a soldagem.

4. Aplicações Típicas： Estações base de comunicação, roteadores, switches, módulos de controle industrial, instrumentos de teste e eletrônicos de consumo de médio a alto desempenho.

V. Estanho por Imersão – Uma Solução Compatível com Passo Fino

1. Princípio do Processo

Um revestimento de estanho puro é depositado sobre a superfície da camada de cobre por meio de uma reação de deslocamento. A camada de estanho é semelhante em material à solda, possui excelente compatibilidade durante a soldagem e pode formar diretamente juntas soldadas confiáveis sem processamento adicional.

2. Parâmetros principais

Espessura da camada de estanho: 1,0-3,0μm;

Rugosidade da superfície: Ra<0,15μm;

Vida útil: 6-9 meses em ambiente selado;

Temperatura de soldagem: 240-255℃

3. Principais Recursos

Vantagens: Superfície lisa, desempenho estável de soldagem, livre de chumbo e ambientalmente amigável, custo mais baixo que ENIG/estanho por imersão, requisitos de armazenamento mais flexíveis.

Limitações: Camada de solda mais macia, propensa a arranhões, pode desenvolver "filamentos de solda" em ambientes de alta temperatura prolongada.

4. Aplicações Típicas Eletrônicos automotivos, sensores industriais, dispositivos de casa inteligente, PCBs de médio a alto desempenho

VI. Tabela Comparativa das Principais Diferenças nos Processos Convencionais