Ytbehandling för PCB

Vad är PCB ytbehandling?

Pcb ytbehandling är ett centralt efterbearbetningssteg i produktionen av PCB kretskort utan komponenter. Det innebär att applicera en jämn och tät funktionsbeläggning på den blotta kopparlagret av PCB genom kemiska, fysikaliska eller elektrokemiska metoder. Dess huvudsakliga funktion är att lösa problemet med att ren koppar är benäget att oxidera och har dålig lödbarhet, samtidigt som det anpassas till prestandakraven i olika användningsscenarier. Det är ett nyckelsteg för att säkerställa lödningspålitlighet, livslängd och elektrisk prestanda hos PCB-kort.

Kärnmål

• Motverka oxidation och korrosion: Rent koppar som är utsatt för luft och fukt har lätt för att oxidera och bilda kopparoxid, vilket leder till misslyckad lödning och försämrad elektrisk prestanda. Ytbehandlingslager kan isolera kopparlagret från den yttre miljön, vilket förlänger lagringsperioden och livslängden för PCBAs.

• Förbättrad lödningspålitlighet: Beläggningen måste ha god våtbarhet för att minska risken för kalla lödningar och felaktiga lödningar, särskilt lämplig för lödkrav på precisionskomponenter såsom 03015 och QFP i SMT.

• Garanterad elektrisk prestanda: Vissa beläggningar kan minska kontaktresistansen och förbättra stabiliteten i signalöverföringen, vilket uppfyller kraven på högfrekventa och höghastighetskretsar.

• Anpassningsbar till särskilda scenarier: Anpassad skydd för miljöer med hög temperatur, hög fukt och hög renlighet.

Vanliga typer av ytbehandling

Fördelar med Kingfields ytbehandlingsprocess

• Kvalitetskontroll för hela processen: Från råvaror till färdiga produkter följer det IPC-6012- och ISO9001-standarder;

• Skräddarsydda lösningar: Rekommenderar den optimala behandlingslösningen enligt kundens behov och stödjer anpassning av särskilda beläggningar;

• Miljööverensstämmelse: Alla processer uppfyller miljökraven enligt RoHS och REACH, är blyfria och halogenfria samt kompatibla med miljöstandarder inom högteknologiska branscher som medicin och fordonsindustri.

Ytbehandlingsprocesser för olika typer av PCB

PCB-ytbehandling är ett centralt efterbearbetningssteg i tillverkningen av kretskort. Det innebär att bilda en funktionell beläggning på kopparlagret med hjälp av kemiska, fysikaliska eller elektrokemiska metoder. Denna process åtgärdar främst problem som oxidation av rent koppar och otillräcklig lödningssäkerhet, samt anpassas till prestandakraven i olika användningsscenarier. Följande är en djupgående analys av dominerande processer:

HASL – Ett kostnadseffektivt val

Processprincip: Det nakna PCB-kortet sänks ner i smält lödmedel, och överskottigt lödmedel skrapas bort med en högtrycksvärmekniv för att bilda ett jämnt lödmedelslager på kopparlagrets yta. Efter avsvalning stelnar och formar det sig.

Kärnparametrar:

Täcklagerstjocklek: 5–25 μm;

Lödtemperatur: 235–245 °C för traditionella bly-tenn-legeringar, 250–260 °C för blyfria legeringar;

Hållbarhet: 6–12 månader under normala förhållanden;

Miljöstandarder: Traditionella modeller med bly uppfyller inte RoHS, blyfria modeller uppfyller RoHS/REACH.

Viktigaste Funktionerna

Fördelar: Låg kostnad, mogna processer, stark lödkompatibilitet, god slitstyrka.

Begränsningar: Ytplanheten är genomsnittlig, lämpar sig inte för komponenter med fin pitch; högtemperaturbearbetning av blyfria PCB kan orsaka lätt deformation av PCB-substratet.

Typiska tillämpningar： Konsumentelektronik, allmän industriell utrustning, effektmoduler, medicinska enheter i lågprissegmentet.

ENIG – Det främsta valet för högpresterande precision

1. Processprincip

Den kemiska avsättningsmetoden används först för att bilda ett barriärlager av nickel-fosfor-legering på ytan av kopplagret, varefter ett tunt guldskikt avsätts. Ingen el krävs under hela processen, och beläggningen har hög enhetlighet

2. Kärnparametrar

• Tjocklek på nickelskikt: 5-10μm, guldskiktets tjocklek: 0,05-1,0μm

• Ytråhet: Ra<0,1μm

• Förvaringstid: 12-24 månader i försluten och torr miljö

• Korrosionsbeständig : Saltmisttest ≥96 timmar (industriell nivå), ≥144 timmar (militär nivå)

3. Viktiga egenskaper

Fördelar: Slät yta (lämplig för precisionskomponenter som BGA och QFP), utmärkt ledningsförmåga, stark motståndskraft mot oxidation/korrosion, lämplig för högfrekventa kretsar, stödjer upprepade loddningar samt inkoppling/avkoppling.

Begränsningar: Högre kostnad, alltför tjocka guldskikt kan leda till "guldsprödhet" och kräver avancerad processkontroll.

4. Typiska tillämpningar Högpresterande kommunikationsutrustning (5G-baser, optiska moduler), medicinsk utrustning (andningsapparater, EKG-apparater), bil elektronik, luft- och rymdfartsprodukter samt precisionmoduler för industriell styrning.

III. OSP – Högdensitets miljöskyddslösning.

1. Processprincip

Genom kemisk adsorption bildas en ultratunn organisk film på den blotta kopperytan, vilket isolerar den från luft och fukt. Under lödning kan filmbeläggningen brytas ned vid hög temperatur utan att påverka lödvätningen.

2. Kärnparametrar

Beläggnings tjocklek: 0,2–0,5 μm;

Lödtemperatur: ≤260℃;

Hållbarhet: 6–12 månader i torr, förseglad miljö (fuktighet > 60 % kan orsaka felaktighet);

Miljökrav: Fri från tungmetaller och halogener, uppfyller RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Viktiga egenskaper

Fördelar: Miljövänlig process, moderat kostnad, slät yta, påverkar inte PCB:s värmeavgivning, lämnar inget restmaterial efter lödning.

Begränsningar: Moderat temperaturbeständighet, höga krav på lagringsmiljö, resistens mot friktion är begränsad.

4. Typiska tillämpningar Smartphones, surfplattor, bärbara datorer, IoT-enheter, högdensitets PCB (flerskiktskort, HDI-kort)

IV. Immersionsilver – Ett främsta val för högfrekventa och mellan- till högprestandaprodukter

1. Processprincip:

Ett rent silverlager avsätts på ytan av ett kopparlager genom en substitutionsreaktion. Ingen el krävs, och siberskiktet är jämnt och tätt, med utmärkt ledningsförmåga och lödbarhet.

2. Kärnparametrar

• Silverlagers tjocklek: 0,8-2,0 μm

• Ytråhet: Ra < 0,15 μm

• Hållbarhet: 6–9 månader under vakuumförpackning

• Ledningsförmåga: Kontaktmotstånd < 3 mΩ

3. Viktiga egenskaper

Fördelar: Låg förlust vid signalöverföring, god lödbarhet, lägre kostnad än ENIG, blyfritt och halogenfritt, miljövänligt, hög ytjämnhet.

Begränsningar: Silverlagret är benäget att oxidera, korrosionsmotståndet är något sämre än ENIG, temperaturreglering krävs vid lödning.

4. Typiska tillämpningar: Kommunikationsbasstationer, routrar, switchar, industriella styrenheter, testinstrument och mellan- till högklassig konsumentelektronik.

V. Immersionstenn – En lösning med fin pitch-kompatibel

1. Processprincip

Ett rent tennskikt avsätts på kopparlagrets yta genom en substitutionsreaktion. Tennskiktet är liknande i material som lödmedel, har utmärkt kompatibilitet vid lödning och kan direkt bilda pålitliga lödfogar utan extra bearbetning.

2. Kärnparametrar

Tjocklek på tennlagret: 1,0–3,0 μm;

Ytoroughness: Ra < 0,15 μm;

Hållbarhet: 6–9 månader i ett förslutet miljö;

Lödtemperatur: 240-255℃

3. Viktiga egenskaper

Fördelar: Jämn yta, stabil lödprestanda, blyfritt och miljövänligt, lägre kostnad än ENIG/immersionssilver, mer flexibla lagringskrav.

Begränsningar: Mjukare lödlager, känsligt för repor, kan utveckla "lödspår" vid långvariga högtemperaturmiljöer.

4. Typiska tillämpningar Bilautomatik, industriella sensorer, smarta hemenheter, mellan- till högpresterande PCB:ar

VI. Jämförelsetabell över kärnskillnader i dominerande processer