Finisaj suprafață PCB

Ce este finisarea suprafeței PCB?

Finisaj suprafață PCB este un pas esențial de post-procesare în producția plăcilor de circuit imprimat (PCB) neasamblate. Se referă la depunerea unui strat funcțional uniform și dens pe suprafața stratului de cupru neprotejat al PCB-ului, prin metode chimice, fizice sau electrochimice. Funcția sa principală este rezolvarea problemelor legate de predispoziția cuprului neprotejat la oxidare și de lipirea deficitară, adaptându-se în același timp cerințelor de performanță ale diferitelor scenarii de utilizare. Este un pas cheie pentru asigurarea fiabilității lipirii, a duratei de viață și a performanței electrice a ansamblurilor PCB.

Obiectiv principal

• Anti-oxidare și anticoroziv: Cuprul pur expus aerului și umidității este predispus la oxidare, formând oxid de cupru, ceea ce duce la eșecul lipirii și la scăderea performanței electrice. Straturile de tratament de suprafață pot izola stratul de cupru de mediul extern, prelungind perioada de stocare și durata de viață a PCB-urilor asamblate.

• Fiabilitate îmbunătățită a lipirii: Acoperirea trebuie să aibă o buna udabilitate pentru a reduce riscul lipiturilor reci și al lipiturilor false, fiind în special potrivită pentru cerințele de lipire ale componentelor de precizie, cum ar fi 03015 și QFP în tehnologia SMT.

• Asigurarea performanței electrice: Unele acoperiri pot reduce rezistența de contact și pot îmbunătăți stabilitatea transmisiei semnalului, corespunzând cerințelor de performanță ale circuitelor de înaltă frecvență și mare viteză.

• Adaptabilitate la scenarii speciale: Se oferă protecție personalizată pentru medii cu temperatură ridicată, umiditate crescută și grad înalt de curățenie.

Tipuri comune de tratamente de suprafață

Avantajele procesului de tratament superficial Kingfield

• Controlul calității pe întregul proces: De la materiile prime până la produsele finite, respectă standardele IPC-6012 și ISO9001;

• Soluții personalizate: Recomandarea soluției optime de tratament în funcție de nevoile clienților și sprijinirea personalizării acoperirilor speciale;

• Conformitate ecologică: Toate procesele respectă cerințele ecologice RoHS și REACH, sunt fără plumb și fără halogeni, fiind compatibile cu standardele de mediu ale industriei de înaltă tehnologie, cum ar fi cea medicală și auto.

Procese de tratament superficial pentru diferite tipuri de PCB-uri

Tratamentul suprafeței PCB este un pas esențial de post-procesare în producția plăcilor goale. Aceasta implică formarea unui strat funcțional pe stratul de cupru prin metode chimice, fizice sau electrochimice. Acest proces abordează în primul rând probleme precum oxidarea cuprului neprotejat și fiabilitatea insuficientă a lipirii, adaptându-se totodată cerințelor de performanță ale diferitelor scenarii de aplicare. Mai jos este o analiză aprofundată a proceselor dominante:

HASL – O alegere rentabilă

Principiul procesului： Placa PCB goală este scufundată în lipitură topită, iar excesul de lipitură este îndepărtat cu un cuțit de aer cald la presiune înaltă, formându-se astfel un strat uniform de lipitură pe suprafața stratului de cupru. După răcire, acesta se solidifică și își păstrează forma.

Parametri cheie：

Grosimea stratului: 5-25μm;

Temperatura de lipire: 235-245℃ pentru aliajele clasice de staniu-plumb, 250-260℃ pentru aliajele fără plumb;

Durată de viață: 6-12 luni în condiții normale;

Standarde de mediu: Modelele tradiționale care conțin plumb nu sunt conforme cu RoHS, modelele fără plumb sunt conforme cu RoHS/REACH.

Caracteristici Cheie

Avantaje: Costuri reduse, proces matur, compatibilitate excelentă la lipire, rezistență bună la uzură.

Limitări: Netedețea suprafeței este medie, nu este potrivită pentru componente cu pas fin; procesarea la temperatură ridicată a PCB-urilor fără plumb poate cauza o ușoară deformare a suportului PCB.

Aplicații tipice: Electronice de consum, echipamente industriale generale, module de putere, dispozitive medicale de nivel scăzut.

ENIG – Alegerea principală pentru aplicațiile de înaltă precizie

1. Principiul procesului

Se utilizează metoda de depunere chimică pentru a forma mai întâi un strat barieră din aliaj de nichel-fosfor pe suprafața stratului de cupru, apoi se depune un strat subțire de aur. Nu este necesară energie electrică în întregul proces, iar stratul de acoperire are o densitate mare uniformitate

2. Parametri principali

• Grosimea stratului de nichel: 5-10μm, grosime strat aur: 0,05-1,0μm

• Rugozitatea suprafeței: Ra<0,1μm

• Perioada de stocare: 12-24 luni într-un mediu etanș și uscat

• Rezistență la coroziune : Testul de pulverizare cu sare ≥96 de ore (clasă industrială), ≥144 de ore (clasă militară)

3. Caracteristici esențiale

Avantaje: Suprafață netedă (potrivită pentru componente de precizie precum BGA și QFP), conductivitate excelentă, rezistență mare la oxidare/corodare, potrivită pentru circuite de înaltă frecvență, suportă lipirea repetată și inserarea/eliminarea.

Limitări: Cost mai ridicat, straturile prea groase de aur pot duce la „fragilitatea aurului”, fiind necesar un control riguros al procesului.

4. Aplicații tipice Echipamente de comunicații de înaltă gamă (stații de bază 5G, module optice), echipamente medicale (ventilatoare, electrocardiografe), electronică auto, produse aerospace și module de precizie pentru control industrial.

III. OSP – Soluții de mediu cu densitate mare.

1. Principiul procesului

Prin adsorbție chimică, se formează un film organic extrem de subțire pe suprafața cuprului neprotejat, izolând-o de aer și umiditate. În timpul lipirii, filmul poate fi descompus la temperaturi înalte fără a afecta udarea cu lipitură.

2. Parametri principali

Grosimea acoperirii: 0,2-0,5μm;

Temperatura de sudare: ≤260℃;

Durata de viață: 6-12 luni într-un mediu uscat și etanș (umiditatea > 60% poate cauza defecte);

Standardele de mediu: Fără metale grele și halogeni, respectă cerințele RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Caracteristici esențiale

Avantaje: Proces ecologic, cost moderat, suprafață netedă, nu afectează disiparea căldurii a PCB-ului, fără reziduuri după lipire.

Limitări: Rezistență moderată la temperatură, cerințe ridicate privind mediul de depozitare, nu este rezistent la frecare.

4. Aplicații tipice Telefoane inteligente, tablete, laptopuri, dispozitive IoT, PCB-uri cu densitate mare (plăci multistrat, plăci HDI)

IV. Imersiune în argint – O alegere premium pentru produsele de înaltă frecvență și pentru cele din segmentul mediu și înalt

1. Principiul procesului：

Un strat pur de argint este depus pe suprafața unui strat de cupru printr-o reacție de deplasare. Nu este necesară electricitatea, iar stratul de argint este uniform și dens, având o conductivitate și sudabilitate excelentă.

2. Parametri principali

• Grosimea stratului de argint: 0,8-2,0 μm

• Rugozitatea suprafeței: Ra < 0,15 μm

• Durată de stocare: 6-9 luni în ambalaj vidat

• Conductivitate: Rezistența de contact < 3 mΩ

3. Caracteristici esențiale

Avantaje: Pierderi reduse ale semnalului transmis, udabilitate bună la sudare, cost mai scăzut decât ENIG, fără plumb și fără halogeni, prietenos cu mediul, netezime ridicată a suprafeței.

Limitări: Stratul de argint este predispus la oxidare, rezistența la coroziune este ușor inferioară față de ENIG, necesită control al temperaturii în timpul sudării.

4. Aplicații tipice： Stații de bază pentru comunicații, rutere, comutatoare, module de control industrial, instrumente de testare și electronice de consum mid-to-high-end.

V. Staniu prin imersie – O soluție compatibilă cu pas fin

1. Principiul procesului

Un strat de staniu pur este depus pe suprafața stratului de cupru printr-o reacție de deplasare. Stratul de staniu are o compoziție similară materialului de lipit, oferă o compatibilitate excelentă în timpul lipirii și poate forma direct joncțiuni de lipit fiabile fără prelucrări suplimentare.

2. Parametri principali

Grosimea stratului de staniu: 1,0-3,0 μm;

Rugositatea suprafeței: Ra<0,15μm;

Durata de viață: 6-9 luni într-un mediu etanșat;

Temperatura de lipire: 240-255℃

3. Caracteristici esențiale

Avantaje: Suprafață netedă, performanță stabilă la lipire, fără plumb și prietenoasă cu mediul, cost mai scăzut decât ENIG/staniu prin imersie, cerințe de stocare mai flexibile.

Limitări: Strat de lipit mai moale, predispus la zgârieturi, poate dezvolta „sprouturi de lipit” în condiții de temperatură ridicată pe durată lungă.

4. Aplicații tipice Electronice auto, senzori industriali, dispozitive pentru casă inteligentă, PCB-uri de gamă medie și înaltă

VI. Tabelul comparativ al diferențelor principale în procesele dominante