Zaključek površine tiskane vezice

Kaj je površinska obdelava PCB?

PCB površinska obdelava je ključni korak končne obdelave pri proizvodnji neobdelanih tiskanih vezij. Nanaša se na nanos enakomernega in gostega funkcionalnega premaza na površino surove bakrenine tiskanega vezja s kemičnimi, fizičnimi ali elektrokemičnimi metodami. Njen osrednji namen je odpraviti težave, povezane s tem, da je surovi baker nagnjen k oksidaciji in ima slabo zlivnost, hkrati pa prilagoditi lastnosti različnim uporabnim scenarijem. Gre za ključni korak, ki zagotavlja zanesljivost zalivanja, življenjsko dobo in električne lastnosti tiskanih vezij.

Osnovni cilj

• Zaščita pred oksidacijo in korozijo: Golo baker, izpostavljen zraku in vlaji, je nagnjen k oksidaciji, pri čemer nastane bakrov oksid, kar vodi do napak pri lotenju in slabšega električnega delovanja. Zaščitni sloji na površini ločijo bakreni sloj od zunanjega okolja, s čimer podaljšajo obdobje shranjevanja in življenjsko dobo tiskanih vezij (PCBA).

• Izboljšana zanesljivost lotenja: Prevleka mora imeti dobro močilnost, da se zmanjša tveganje za hladne in lažne lotne spoje, še posebej primerna za zahteve po lotenju natančnih komponent, kot so 03015 in QFP pri SMT.

• Zagotovljeno električno delovanje: Nekatere prevleke lahko zmanjšajo prehodni upor in izboljšajo stabilnost prenosa signalov ter tako izpolnijo zahteve za visokofrekvenčna in hitra vezja.

• Prilagodljivost posebnim scenarijem: Prilagojena zaščita za okolja z visoko temperaturo, visoko vlažnostjo in visoko stopnjo čistosti.

Pogoste vrste površinskih obravnav

Prednosti procesa površinske obdelave Kingfield

• Celovit nadzor kakovosti: Od surovin do končnih izdelkov skladno s standardi IPC-6012 in ISO9001;

• Prilagojene rešitve: Priporočamo optimalno rešitev obdelave glede na potrebe stranke ter podpiramo prilagajanje posebnih prevlek;

• Skladnost z okoljskimi predpisi: Vsi procesi izpolnjujejo okoljske zahteve RoHS in REACH, so brez svinca in halogenov ter združljivi s standardi visokotehnoloških industrij, kot sta medicina in avtomobilska industrija.

Površinske obdelave za različne tipe tiskanih vezij

Obdelava površine tiskanih vezij je ključna končna obdelava pri proizvodnji neobdelanih plošč. Vključuje oblikovanje funkcionalnega premaza na bakreni plasti z uporabo kemijskih, fizičnih ali elektrokemijskih metod. Ta postopek se predvsem sooča s težavami, kot so oksidacija čistega bakra in nezadostna zanesljivost spajkanja, hkrati pa se prilagaja zahtevam zmogljivosti za različne primere uporabe. Spodaj sledi podrobna analiza glavnih procesov:

HASL – Stroškovno učinkovita izbira

Načelo procesa: Surovo PCB ploščo potopimo v raztaljeno kaljevo sestavo, odvečno količino pa odstranimo s segretim zračnim nožem pod visokim tlakom, da na površini bakrenega sloja nastane enakomeren kaljev premaz. Po ohlajanju se strdi in oblikuje.

Ključni parametri:

Debelina premaza: 5–25 μm;

Temperatura spajkanja: 235–245 °C za tradicionalne svinčene-tinaste zlitine, 250–260 °C za brezsvinčene zlitine;

Rok uporabnosti: 6–12 mesecev pri normalnih pogojih;

Okoljski standardi: Tradicionalni modeli, ki vsebujejo svinec, ne ustrezajo direktivi RoHS, modeli brez svinskega dodatka pa ustrezajo RoHS/REACH.

Ključne značilnosti

Prednosti: Nizki stroški, zreli proces, odlična združljivost pri lotkanju, dobra obratovalna obstojnost.

Omejitve: Površinska ravnost je povprečna, ni primerna za komponente z majhnim razmikom; obdelava tiskanih vezij brez svinka pri visoki temperaturi lahko povzroči rahel deformaciji podlage tiskanega vezja.

Tipične uporabe: Potrošniška elektronika, splošna industrijska oprema, močnostni moduli, medicinske naprave nizkega nivoja.

ENIG – Najboljša izbira za visoko natančnost

1. Načelo procesa

Uporablja se kemična depozicijska metoda, pri kateri se najprej na površini bakrenega sloja oblikuje pregrada iz nikl-fosfor zlitine, nato pa se nanese tanka plati zlata. Celoten postopek poteka brez uporabe električne energije, prevleka pa ima visoko enotnost

2. Osnovni parametri

• Debelina niklanskega sloja: 5-10 μm, debelina zlatnega sloja: 0,05-1,0 μm

• Hrapavost površine: Ra < 0,1 μm

• Rok shranjevanja: 12–24 mesecev v zaprtih in suhih razmerah

• Odpornost proti koroziji : Preizkus s solnim meglico ≥96 ur (industrijska kakovost), ≥144 ur (vojaška kakovost)

3. Ključne značilnosti

Prednosti: Gladka površina (primerna za natančne komponente, kot so BGA in QFP), odlična prevodnost, močna odpornost proti oksidaciji/koroziji, primerna za visokofrekvenčne tokokroge, omogoča večkratno lemiljenje ter vstavljanje/odstranjevanje.

Omejitve: Višji stroški, preveč debeli zlatni sloji lahko povzročijo »zlato krhkost« in zahtevajo visoko raven nadzora procesa.

4. Tipične uporabe Oprema za visoko razredno komunikacijo (5G bazne postaje, optični moduli), medicinska oprema (ventilatorji, elektrokardiografi), avtomobilska elektronika, izdelki za letalstvo in vesolje ter natančnostni moduli za industrijsko krmiljenje.

III. OSP – Rešitve za gosto okolje.

1. Načelo procesa

Z kemično adsorpcijo se na površini čistega bakra oblikuje zelo tanka organska folija, ki jo loči od zraka in vlage. Med vžiganjem folija pri visoki temperaturi razpade, ne da bi vplivala na navlaževanje taline.

2. Osnovni parametri

Debelina prevleke: 0,2-0,5 μm;

Temperatura vžiganja: ≤260℃;

Veljavnost: 6–12 mesecev v suhem, zaprtem okolju (vlažnost > 60 % lahko povzroči okvaro);

Okoljski standardi: Brez težkih kovin in halogenov, skladno z RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Ključne značilnosti

Prednosti: Okolju prijazen postopek, zmerni stroški, gladka površina, ne vpliva na odvajanje toplote s tiskane vezne plošče, po vžigu brez ostankov.

Omejitve: Zmerna odpornost na temperaturo, visoke zahteve za okolje shranjevanja, neodporen na trenje.

4. Tipične uporabe Pametni telefoni, tablice, prenosniki, naprave IoT, visoko gostotne tiskane vezne plošče (večplastne plošče, plošče HDI)

IV. Poniranje s srebrno prevleko – Izbira za visokofrekvenčne in srednje do visoko razredne izdelke

1. Načelo procesa:

Čista srebrna prevleka se nanese na površino bakrenega sloja s pomočjo reakcije izmenjave. Ni potrebna električna energija, srebrni sloj pa je enakomeren in gost, z odlično prevodnostjo in zlitljivostjo.

2. Osnovni parametri

• Debelina srebrnega sloja: 0,8–2,0 μm

• Hrapavost površine: Ra < 0,15 μm

• Rok uporabnosti: 6–9 mesecev v vakuumskem pakiranju

• Prevodnost: Prehodni upor < 3 mΩ

3. Ključne značilnosti

Prednosti: Nizka izguba pri prenosu signala, dobra vlažnost spajkanja, nižji stroški kot pri ENIG-u, brez svinca in brez halogenov, okolju prijazno, visoka površinska gladkost.

Omejitve: Sloj srebra je nagnjen k oksidaciji, korozivna odpornost je nekoliko slabša kot pri ENIG-u, med spajkanjem je potrebna kontrola temperature.

4. Tipične uporabe: Komunikacijske bazne postaje, usmerjevalniki, stikala, industrijski nadzorni moduli, preskusne naprave in potrošniška elektronika srednjega do višjega razreda.

V. Imersijski kosit – Rešitev, primerljiva za fine-pitch

1. Načelo procesa

Čist sloj kosa se nanese na površino bakrenega sloja s pomočjo reakcije zamenjave. Kosi ima podobne lastnosti kot spajka, odlično združljivost med spajkanjem in lahko neposredno tvori zanesljive spojne točke brez dodatne obdelave.

2. Osnovni parametri

Debelina sloja kosa: 1,0–3,0 μm;

Površinska hrubost: Ra<0,15 μm;

Veljavnost: 6–9 mesecev v zaprtih pogojih;

Temperatura spajkanja: 240-255℃

3. Ključne značilnosti

Prednosti: Gladka površina, stabilna zmogljivost spajkanja, brez svinca in okolju prijazna, nižji strošek v primerjavi z ENIG/immersijsnim srebrnim postopkom, bolj fleksibilni pogoji skladiščenja.

Omejitve: Mehkejši sloj spojnega sredstva, nagnjen k poškodbam, lahko razvije »spojne brkove« v dolgotrajno vročih okoljih.

4. Tipične uporabe Avtomobilska elektronika, industrijski senzorji, pametni domovi naprave, srednje do visokonadzorne tiskane vezje (PCB)

VI. Primerjalna tabela osnovnih razlik med glavnimi procesi