Окончание поверхности ПКБ

Что такое обработка поверхности печатной платы?

ПКБ покрытие поверхности является ключевым этапом послепроизводственной обработки при изготовлении печатных плат. Оно заключается в нанесении равномерного и плотного функционального слоя на поверхность медного слоя печатной платы с помощью химических, физических или электрохимических методов. Его основная задача — устранение проблем, связанных с подверженностью чистой меди окислению и плохой смачиваемостью припоя, а также адаптация к требованиям различных сфер применения. Это ключевой этап, обеспечивающий надежность пайки, срок службы и электрические характеристики печатных узлов.

Основная цель

• Защита от окисления и коррозии: Оголённая медь, подверженная воздействию воздуха и влажности, склонна к окислению с образованием оксида меди, что приводит к неудачному пайке и ухудшению электрических характеристик. Слой поверхностной обработки изолирует медный слой от внешней среды, продлевая срок хранения и эксплуатации печатных плат.

• Повышенная надёжность пайки: Покрытие должно обладать хорошей смачиваемостью, чтобы снизить риск образования холодных и ложных паяных соединений, особенно важно при пайке прецизионных компонентов, таких как 03015 и QFP в технологии SMT.

• Гарантированные электрические характеристики: Некоторые покрытия способны снижать контактное сопротивление и повышать стабильность передачи сигнала, удовлетворяя требованиям высокочастотных и высокоскоростных цепей.

• Приспособленность к особым условиям: Индивидуальная защита для сред с высокой температурой, влажностью и чистотой.

Распространённые типы поверхностной обработки

Преимущества процесса поверхностной обработки Kingfield

• Полный контроль качества: От сырья до готовой продукции соблюдаются стандарты IPC-6012 и ISO9001;

• Индивидуальные решения: Рекомендуем оптимальное решение по обработке в зависимости от потребностей клиента, поддерживаем индивидуальную настройку покрытий;

• Соответствие экологическим требованиям: Все процессы соответствуют экологическим требованиям RoHS и REACH, не содержат свинца и галогенов, совместимы со стандартами высокотехнологичных отраслей, таких как медицина и автомобилестроение.

Процессы поверхностной обработки для различных типов печатных плат

Обработка поверхности печатной платы является ключевым этапом послепроизводственной обработки при изготовлении незащищённых плат. Она включает формирование функционального покрытия на медном слое с использованием химических, физических или электрохимических методов. Данный процесс в первую очередь решает такие проблемы, как окисление чистой меди и недостаточная надёжность пайки, а также адаптируется к требованиям производительности в различных условиях применения. Ниже приведён подробный анализ основных технологий:

HASL — экономически выгодный выбор

Принцип процесса： Необработанная печатная плата погружается в расплавленный припой, а избыток припоя удаляется с помощью струи горячего воздуха под высоким давлением, в результате формируется равномерное припоевое покрытие на поверхности медного слоя. После охлаждения покрытие затвердевает и сохраняет форму.

Основные параметры：

Толщина покрытия: 5–25 мкм;

Температура пайки: 235–245 °C для традиционных сплавов олова со свинцом, 250–260 °C для бессвинцовых сплавов;

Срок хранения: 6–12 месяцев в обычных условиях;

Экологические стандарты: традиционные модели со свинцом не соответствуют RoHS, безсвинцовые модели соответствуют RoHS/REACH.

Ключевые особенности

Преимущества: низкая стоимость, отработанный процесс, высокая совместимость при пайке, хорошая износостойкость.

Ограничения: средняя плоскостность поверхности, не подходит для компонентов с мелким шагом; высокотемпературная обработка безсвинцовых печатных плат может вызвать незначительную деформацию основания печатной платы.

Типичные применения： Бытовая электроника, промышленное оборудование общего назначения, силовые модули, недорогие медицинские устройства.

ENIG – Оптимальный выбор для высокоточной электроники премиум-класса

1. Принцип процесса

Метод химического осаждения используется для первоначального формирования барьерного слоя из никель-фосфорного сплава на поверхности медного слоя, а затем нанесения тонкого слоя золота. Весь процесс проходит без использования электричества, покрытие имеет высокую однородность

2. Основные параметры

• Толщина никелевого слоя: 5–10 мкм, толщина золотого слоя: 0,05–1,0 мкм

• Шероховатость поверхности: Ra<0,1 мкм

• Срок хранения: 12–24 месяца в герметичной и сухой среде

• Устойчивость к коррозии : Испытание на соляном тумане ≥96 часов (промышленный класс), ≥144 часов (военный класс)

3. Основные характеристики

Преимущества: Гладкая поверхность (подходит для прецизионных компонентов, таких как BGA и QFP), отличная проводимость, высокая стойкость к окислению/коррозии, подходит для высокочастотных цепей, допускает многократную пайку и вставку/извлечение.

Ограничения: Более высокая стоимость, чрезмерно толстые слои золота могут привести к «золотой хрупкости», требуют высокого уровня контроля процесса.

4. Типичные применения Высокотехнологичное коммуникационное оборудование (5G базовые станции, оптические модули), медицинское оборудование (вентиляторы, кардиографы), автомобильная электроника, изделия аэрокосмической отрасли и прецизионные модули промышленной автоматики.

III. OSP – Решение для условий высокой плотности и повышенной влажности.

1. Принцип процесса

Путем химической адсорбции на поверхности чистой меди образуется сверхтонкая органическая пленка, которая изолирует медь от воздуха и влаги. Во время пайки пленка разлагается при высокой температуре, не влияя на смачиваемость припоя.

2. Основные параметры

Толщина покрытия: 0,2–0,5 мкм;

Температура пайки: ≤260℃;

Срок годности: 6–12 месяцев в сухой герметичной среде (влажность > 60 % может привести к отказу);

Экологические стандарты: Без содержания тяжелых металлов и галогенов, соответствует требованиям RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Основные характеристики

Преимущества: Экологически чистый процесс, умеренная стоимость, гладкая поверхность, не влияет на теплоотдачу печатной платы, после пайки не остается остатков.

Ограничения: Умеренная термостойкость, высокие требования к условиям хранения, неустойчиво к трению.

4. Типичные применения Смартфоны, планшеты, ноутбуки, устройства интернета вещей, печатные платы с высокой плотностью (многослойные платы, HDI-платы)

IV. Химическое серебро — один из лучших выборов для высокочастотных и средних по классу и выше продуктов

1. Принцип процесса：

Чистое серебряное покрытие осаждается на поверхность медного слоя путем реакции замещения. Электричество не требуется, а серебряный слой равномерный и плотный, обладает отличной проводимостью и смачиваемостью при пайке.

2. Основные параметры

• Толщина серебряного слоя: 0,8–2,0 мкм

• Шероховатость поверхности: Ra < 0,15 мкм

• Срок хранения: 6–9 месяцев в вакуумной упаковке

• Проводимость: Контактное сопротивление < 3 мОм

3. Основные характеристики

Преимущества: Малые потери при передаче сигнала, хорошая смачиваемость при пайке, более низкая стоимость по сравнению с ENIG, отсутствие свинца и галогенов, экологичность, высокая гладкость поверхности.

Ограничения: Серебряный слой склонен к окислению, коррозионная стойкость несколько уступает ENIG, требуется контроль температуры при пайке.

4. Типичные области применения： Базовые станции связи, маршрутизаторы, коммутаторы, модули промышленной автоматики, измерительные приборы и потребительская электроника среднего и высокого класса.

V. Погружное олово — решение, совместимое с мелким шагом

1. Принцип процесса

Покрытие чистого олова наносится на поверхность медного слоя путем реакции замещения. Слой олова аналогичен по материалу припою, обладает превосходной совместимостью при пайке и может напрямую образовывать надежные паяные соединения без дополнительной обработки.

2. Основные параметры

Толщина слоя олова: 1,0–3,0 мкм;

Шероховатость поверхности: Ra<0,15 мкм;

Срок годности: 6–9 месяцев в герметичной среде;

Температура пайки: 240-255℃

3. Основные характеристики

Преимущества: Гладкая поверхность, стабильные характеристики пайки, отсутствие свинца и экологичность, более низкая стоимость по сравнению с ENIG/погружным серебром, более гибкие требования к хранению.

Ограничения: Более мягкий слой припоя, склонен к царапинам, при длительном воздействии высоких температур может образовываться «оловянная щетина».

4. Типичные применения Автомобильная электроника, промышленные датчики, устройства умного дома, печатные платы среднего и высокого класса

VI. Сравнительная таблица основных различий в основных процессах