PCB Yüzey Kaplaması

PCB yüzey işlemi nedir?

PCB yüzey kaplaması, PCB çıplak kart üretiminde temel bir sonraki işleme adımıdır. Bu işlem, kimyasal, fiziksel veya elektrokimyasal yöntemlerle PCB'nin çıplak bakır katmanının üzerine homojen ve yoğun bir fonksiyonel kaplama uygulanmasını ifade eder. Temel işlevi, çıplak bakırın oksitlenmeye eğilimli olması ve lehimlenebilirliğinin düşük olması gibi sorunları gidermek ve farklı kullanım senaryolarının performans gereksinimlerine uyum sağlamaktır. Baskılı devre kartlarının (PCBA) lehim güvenilirliğini, kullanım ömrünü ve elektriksel performansını garanti altına almak için kritik bir adımdır.

Temel hedef

• Oksitlenme ve korozyona karşı koruma: Havaya ve neme maruz kalan çıplak bakır, lehimleme arızasına ve elektrik performansının düşmesine neden olan bakır oksit oluşturmak üzere oksitlenmeye yatkındır. Yüzey kaplama katmanları, baskılı devre kartlarının (PCBA) depolama süresini ve kullanım ömrünü uzatmak için bakır katmanını dış ortamdan izole edebilir.

• Geliştirilmiş lehimleme güvenilirliği: Soğuk lehim eklemi ve yanlış lehim eklemi riskini azaltmak için kaplamanın iyi bir ıslatılabilirliğe sahip olması gerekir ve özellikle SMT'deki 03015 ve QFP gibi hassas bileşenlerin lehimleme gereksinimlerine uygundur.

• Elektrik performansının garanti altına alınması: Bazı kaplamalar, temas direncini azaltabilir ve sinyal iletim kararlılığını artırarak yüksek frekanslı ve yüksek hızlı devrelerin performans gereksinimlerini karşılayabilir.

• Özel senaryolara uyum sağlama: Yüksek sıcaklık, yüksek nem ve yüksek temizlik gerektiren ortamlar için özel koruma sağlanır.

Yaygın yüzey işlem türleri

Kingfield Yüzey İşlem Süreci Avantajları

• Tüm süreç kalite kontrolü: Ham maddeden nihai ürüne kadar IPC-6012 ve ISO9001 standartlarına uygundur;

• Özel çözümler: Müşteri ihtiyaçlarına göre en uygun işlem çözümü önerilir ve özel kaplama özelleştirmesi desteklenir;

• Çevre uyumu: Tüm süreçler RoHS ve REACH çevre gerekliliklerini karşılar, kurşunsuz ve halojensizdir ve tıbbi ve otomotiv gibi üst düzey sektörlerin çevre standartlarıyla uyumludur.

Farklı tip PCB'ler için yüzey işlem süreçleri

PCB yüzey işlemi, ham kart üretiminde temel bir sonraki işleme adımıdır. Bu işlem, kimyasal, fiziksel veya elektrokimyasal yöntemler kullanarak bakır katmanı üzerine işlevsel bir kaplama oluşturmaktır. Bu süreç öncelikle ham bakır oksidasyonu ve yetersiz lehimlenebilirlik güvenilirliği sorunlarını çözerken aynı zamanda farklı uygulama senaryolarının performans gereksinimlerine de uyar. Aşağıda yaygın süreçlere derinlemesine bir bakış sunulmaktadır:

HASL – Maliyet açısından etkili bir seçenek

İşlem Prensibi： Ham PCB kartı erimiş lehime daldırılır ve ardından yüksek basınçlı sıcak hava bıçağı ile fazla lehim temizlenerek bakır katman yüzeyinde uniform bir lehim kaplaması oluşturulur. Soğuduktan sonra sertleşir ve şekil alır.

Temel Parametreler：

Kaplama kalınlığı: 5-25μm;

Lehimleme sıcaklığı: Geleneksel kurşun-kalay alaşımları için 235-245℃, kurşunsuz alaşımlar için 250-260℃;

Raf ömrü: Normal koşullarda 6-12 ay;

Çevre standartları: Geleneksel kurşun içeren modeller RoHS ile uyumlu değildir, kurşunsuz modeller RoHS/REACH ile uyumludur.

Temel Özellikler

Avantajlar: Düşük maliyet, olgun süreç, güçlü lehimleme uyumluluğu, iyi aşınma direnci.

Sınırlamalar: Yüzey düzlemliği ortalama seviyededir, ince hatlı bileşenler için uygun değildir; kurşunsuz PCB'lerin yüksek sıcaklıkta işlenmesi, PCB malzemesinde hafif deformasyona neden olabilir.

Tipik Uygulamalar： Tüketici elektroniği, genel endüstriyel ekipmanlar, güç modülleri, düşük seviye tıbbi cihazlar.

ENIG – Yüksek Uç ve Hassas Uygulamalar İçin Birinci Tercih

1. İşlem Prensibi

Kimyasal bir biriktirme yöntemi kullanılarak önce bakır katmanının yüzeyine nikel-fosfor alaşımlı bir bariyer katmanı oluşturulur, ardından ince bir altın katmanı biriktirilir. Süreç boyunca elektrik gerekmez ve kaplama yüksek üniformite

2. Temel parametreler

• Nikel katman kalınlığı: 5-10μm, altın katman kalınlığı: 0,05-1,0μm

• Yüzey pürüzlülüğü: Ra<0,1μm

• Depolama süresi: 12-24 ay boyunca kapalı ve kuru ortamda

• Korozyona dayanıklılık : Tuz spreyi testi ≥96 saat (endüstriyel sınıf), ≥144 saat (askeri sınıf)

3. Ana Özellikler

Avantajlar: Düzgün yüzey (BGA ve QFP gibi hassas bileşenler için uygundur), mükemmel iletkenlik, oksidasyona/korozyona karşı güçlü direnç, yüksek frekanslı devreler için uygundur, tekrarlanan lehimleme ve takma/çıkarma işlemlerini destekler.

Sınırlamalar: Daha yüksek maliyet, aşırı kalın altın katmanları "altın gevrekliği"ne yol açabilir ve yüksek düzeyde süreç kontrolü gerektirir.

4. Tipik Uygulamalar Yüksek uç iletişim ekipmanları (5G baz istasyonları, optik modüller), tıbbi cihazlar (ventilatörler, elektrokardiyograflar), otomotiv elektroniği, havacılık ve uzay ürünleri ile endüstriyel kontrol hassas modülleri.

III. OSP – Yoğunluklu Çevresel Çözüm.

1. İşlem Prensibi

Kimyasal adsorpsiyon sayesinde çıplak bakır yüzeyinde ultra ince bir organik film oluşur ve bu film, bakırı hava ile nemden izole eder. Lehimleme sırasında bu film yüksek sıcaklıklarda bozunarak lehim ıslatmasını etkilemeden yok olur.

2. Temel parametreler

Kaplama kalınlığı: 0,2-0,5μm;

Kaynak sıcaklığı: ≤260℃;

Raf ömrü: kuru, kapalı bir ortamda 6-12 ay (nem %60'ın üzerindeyse arızaya neden olabilir);

Çevresel standartlar: Ağır metallerden ve halojenlerden arındırılmıştır, RoHS/REACH/IPC-J-STD-004 standartlarına uygundur.

3. Ana Özellikler

Avantajlar: Çevre dostu bir süreçtir, maliyeti makuldür, yüzey pürüzsüzdür, PCB'nin ısı dağıtımını etkilemez ve lehimlemeden sonra kalıntı bırakmaz.

Sınırlamalar: Orta düzeyde ısıya dayanıklıdır, depolama ortamı için yüksek gereklilikler vardır, sürtünmeye karşı dirençli değildir.

4. Tipik Uygulamalar Akıllı telefonlar, tabletler, dizüstü bilgisayarlar, IoT cihazları, yüksek yoğunluklu PCB'ler (çok katmanlı panolar, HDI panolar)

IV. Daldırma Gümüş – Yüksek Frekanslı ve Orta-Üst Seviye Ürünler İçin En İyi Seçim

1. İşlem Prensibi：

Yer değiştirme reaksiyonu ile bir bakır katmanının yüzeyine saf gümüş kaplama yapılır. Elektrik gerekmez ve gümüş katmanı homojen iletkendir ve iyi lehimlenebilirlik özelliğine sahiptir.

2. Temel parametreler

• Gümüş katman kalınlığı: 0,8-2,0 μm

• Yüzey pürüzlülüğü: Ra < 0,15 μm

• Raf ömrü: vakum ambalajında 6-9 ay

• İletkenlik: İletişim direnci < 3 mΩ

3. Ana Özellikler

Avantajlar: Düşük sinyal iletim kaybı, iyi lehim ıslatılabilirliği, ENIG'ye göre daha düşük maliyet, kurşunsuz ve halojensiz, çevre dostu, yüksek yüzey pürüzsüzlüğü.

Sınırlamalar: Gümüş katman oksitlenmeye eğilimlidir, korozyon direnci ENIG'ye göre biraz daha düşüktür, lehimleme sırasında sıcaklık kontrolü gereklidir.

4. Tipik Uygulamalar: İletişim baz istasyonları, yönlendiriciler, anahtarlar, endüstriyel kontrol modülleri, test cihazları ve orta ila üst düzey tüketici elektroniği.

V. Daldırma Kalay – İnce Hatlı Uyumlu Bir Çözüm

1. İşlem Prensibi

Bakır katmanın yüzeyine bir yer değiştirme reaksiyonu yoluyla saf kalay kaplaması uygulanır. Kalay katmanı lehimle aynı malzemeye benzer, lehim sırasında mükemmel uyumluluk sağlar ve ek işlem gerektirmeden doğrudan güvenilir lehim bağlantıları oluşturabilir.

2. Temel parametreler

Kalay katmanı kalınlığı: 1,0-3,0μm;

Yüzey kabartması: Ra<0,15μm;

Raf ömrü: kapalı ortamda 6-9 ay;

Lehim sıcaklığı: 240-255℃

3. Ana Özellikler

Avantajlar: Düzgün yüzey, kararlı lehim performansı, kurşunsuz ve çevre dostu, ENIG/daldırma gümüşten daha düşük maliyetli, daha esnek depolama gereksinimleri.

Sınırlamalar: Daha yumuşak lehim katmanı, çizilmelere eğilimli, uzun süreli yüksek sıcaklık ortamlarında "lehim kılları" oluşabilir.

4. Tipik Uygulamalar Otomotiv elektroniği, endüstriyel sensörler, akıllı ev cihazları, orta ila üst seviye PCB'ler

VI. Ana Süreçlerde Temel Farklılıkların Karşılaştırılması Tablosu