Εισαγωγή και σύγκριση επιφανειακής επικάλυψης στη διαδικασία κατασκευής PCB

Όταν αφήνετε μια παραγγελία PCBs (τυπωμένες πλακέτες κυκλώματος), θα πρέπει να πάρετε αντικείμενα όπως το υλικό υποστρώματος PCB, η μάσκα συγκόλλησης, το μεταξοτυπία, το φινίρισμα επιφάνειας, το μέγεθος και το πάχος του σκάφους, το πάχος του χαλκού, οι τυφλές και θαμμένες δίσκους, η επένδυση με την οπή, το SMT, Τα πάνελ, οι ανοχές κ.λπ. υπόψη πριν από την πραγματική κατασκευή των κυκλωμάτων σας. Μεταξύ αυτών των αντικειμένων, η επιλογή του επιφανειακού φινιρίσματος ανήκει στην πρώτη κατηγορία, καθώς το φινίρισμα επιφάνειας διαδραματίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στη συμβολή στην αξιοπιστία των ηλεκτρονικών προϊόντων. Καθώς το στρώμα χαλκού σε PCB μπορεί εύκολα να οξειδωθεί, το παραγόμενο στρώμα οξείδωσης χαλκού θα μειώσει σοβαρά την ποιότητα συγκόλλησης, η οποία θα μειώσει την αξιοπιστία και την εγκυρότητα των τελικών προϊόντων. Το φινίρισμα της επιφάνειας είναι αγώγιμο για να αποφευχθεί η οξείδωση των μαξιλαριών και να εγγυηθεί την εξαιρετική συγκόλληση και την ηλεκτρική απόδοση.

Το φινίρισμα της επιφάνειας ή η επιφανειακή επικάλυψη είναι το πιο σημαντικό βήμα στη διαδικασία μεταξύ της κατασκευής PCB και του συγκροτήματος PCB με δύο κύριες λειτουργίες, μία από τις οποίες είναι η διατήρηση του εκτεθειμένου κυκλώματος χαλκού και το άλλο από τα οποία είναι να παρέχει συγκολλητική επιφάνεια όταν τα εξαρτήματα συγκόλλησης το PCB. Όπως φαίνεται στο σχήμα 1, το φινίρισμα της επιφάνειας βρίσκεται στο εξωτερικό στρώμα του PCB και πάνω από το χαλκό, παίζοντας ρόλο ως "παλτό" για χαλκό.

Τύποι επιφανείας
Βασικά, υπάρχουν δύο κύριοι τύποι επιφανειακών τελειωμάτων: μεταλλικά και οργανικά. Το Hasl, το Enig/Enepig, ο Gold Gold και ο κασσίτερος εμβάπτισης ανήκουν σε μεταλλικά επιφανειακά φινιρίσματα, ενώ το OSP και το μελάνι άνθρακα ανήκουν στο φινίρισμα της οργανικής επιφάνειας.

• Hasl (ισοπέδωση συγκόλλησης ζεστού αέρα)

Το HASL είναι ένας συμβατικός τύπος επιφανειακής φινιρίσματος που εφαρμόζεται σε PCB. Το PCB συνήθως βυθίζεται σε λουτρό τετηγμένης συγκόλλησης, έτσι ώστε όλες οι εκτεθειμένες επιφάνειες χαλκού να καλύπτονται από συγκόλληση. Η επιπλέον συγκόλληση αφαιρείται περνώντας το PCB μεταξύ των μαχαιριών ζεστού αέρα. Συνήθως, το HASL ακολουθεί τη διαδικασία όπως η περιγραφή του σχήματος 2 παρακάτω:

Πλεονεκτήματα του φινιρίσματος επιφάνειας Hasl
• Εξαιρετική διαβροχή κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης εξαρτημάτων.

• Η διάβρωση του χαλκού αποφεύγεται.

Μειονεκτήματα του φινιρίσματος επιφάνειας Hasl

• Η χαμηλή επίπεδη θέση σε κατακόρυφες επιπέδου οδηγεί δεν είναι απαράδεκτη για τα εξαρτήματα του λεπτού βήματος.

• Η υψηλή θερμική τάση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προκαλεί ελαττώματα στην πλακέτα κυκλώματος.

Προκειμένου να συμμορφωθούν με τους κανονισμούς σχετικά με την προστασία του περιβάλλοντος, το HASL αναπτύσσεται σε δύο υποκατηγορίες: μολύβδου HASL και χωρίς μόλυβδο HASL. Το τελευταίο εξυπηρετεί τους κανονισμούς και τους νόμους του ROHS (περιορισμοί επικίνδυνων ουσιών) που υιοθετήθηκαν για πρώτη φορά από την ΕΕ.

• Enig και Enepig

Το Enig, σύντομο για το χρυσό βύθισης νικελίου ηλεκτρολέδρου, αποτελείται από επιχρυσωμένη επιχρυσωμένη ηλεκτρολυτική καλυμμένη με ένα λεπτό στρώμα χρυσού βύθισης, το οποίο προστατεύει το νικέλιο από την οξείδωση. Το Enepig, επίσης γνωστό ως ηλεκτροσυγκολλάς νικελίου ηλεκτρολέδρου Palladium Gold, διαφέρει από το Enig στο ότι ένα στρώμα παλλαδίου εφαρμόζεται ως στρώμα αντίστασης για να σταματήσει το νικέλιο από την οξείδωση και τη διάχυση σε στρώμα χαλκού. Σε σύγκριση με άλλους τύπους επιφανειακών τελειωμάτων, το Enig και το EnePig παρέχουν την υψηλότερη συγκόλληση για τα PCB, αλλά το κόστος είναι πολύ υψηλότερο. Η διαφορά μεταξύ των διαδικασιών κατασκευής του ENIG και του ENEPIG μπορεί να βρεθεί στο σχήμα 3 παρακάτω.

Το βήμα του νικελίου ηλεκτρολέτι είναι μια αυτο-καταλυτική διαδικασία που περιλαμβάνει την εναπόθεση νικελίου στην επιφάνεια χαλκού που καταλύεται από παλλάδιο. Ο αναγωγικός παράγοντας που περιέχει ιόντα νικελίου πρέπει να αναπληρωθεί προκειμένου να παρέχει κατάλληλη συγκέντρωση, θερμοκρασία και όξινα βαθμούς που απαιτούνται για τη δημιουργία μιας συνεπούς επικάλυψης. Κατά τη διάρκεια του βήματος χρυσού εμβάπτισης, ο χρυσός προσκολλάται στις περιοχές με επίγεια νικελίου μέσω της μοριακής ανταλλαγής, η οποία θα προστατεύσει το νικέλιο μέχρι τη διαδικασία συγκόλλησης. Το πάχος του χρυσού πρέπει να ανταποκριθεί σε ορισμένες ανοχές για να εξασφαλίσει ότι το νικέλιο διατηρεί την συγκόλλησή του.

Το Enig και το Enepig έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και τα συμπεράσματα αντίστοιχα. Για παράδειγμα, το ENIG διαθέτει επίπεδη επιφάνεια, απλό μηχανισμό διεργασίας και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, ενώ το ENEPIG είναι ικανό να αντέξει εξαιρετικούς πολλαπλούς κύκλους αναδιάρθρωσης και διαθέτει εξαιρετικά αξιόπιστη ικανότητα συγκόλλησης σύρματος. Με βάση τη σύγκριση μεταξύ Enig και EnePig, μπορούν να εφαρμοστούν σε διαφορετικές εφαρμογές για διαφορετικούς σκοπούς. Το Enig είναι κατάλληλο για συγκόλληση χωρίς μόλυβδο, SMT (επιφανειακή τεχνολογία), πακέτο BGA (Ball Grid Array) κ.λπ. Ενώ η EnePig είναι ικανή να ανταποκριθεί σε αυστηρές απαιτήσεις πολλαπλών τύπων πακέτων, συμπεριλαμβανομένης της THT (τεχνολογία μέσω οπών), SMT, BGA , συγκόλληση καλωδίων, press fit κ.λπ.

• Imag (ασήμι βύθισης)

Το Imag αποτελείται από λεπτή βύθιση ασημένια επένδυση πάνω από τα ίχνη του χαλκού. Συνήθως, το Imag ακολουθεί την παρακάτω διαδικασία:

Πλεονεκτήματα του φινιρίσματος επιφάνειας Imag
• επίπεδη επιφάνεια
• Σύντομος και εύκολος κύκλος διαδικασίας
• φθηνός
• Υψηλή αγωγιμότητα
• Καλό για προϊόν λεπτών βήματος
• Κρύος συγκόλλησης χαλκού/κασσίτερου
• Επαναπδιατασό
• Δεν επηρεάζει το μέγεθος της οπής

Μειονεκτήματα του φινιρίσματος επιφάνειας

• Τρελάω

• Ασημένια μετανάστευση

• επίπεδα μικροεπίσταρατα

• Διάβρωση ερπυσμού

Το Imag είναι ένας καλός τύπος φινιρίσματος επιφάνειας για συγκόλληση και δοκιμές. Η διάβρωση του ερπυσμού είναι η κύρια αδυναμία της.

• IMSN (κασσίτερος βύθισης)

Το IMSN είναι ως επί το πλείστον το ίδιο με το Imag, εκτός από το ότι το κασσίτερο χρησιμοποιείται στο IMSN ενώ το ασήμι χρησιμοποιείται στη φαντασία. Από την άποψη των πλεονεκτημάτων του IMSN, παρέχει ένα εξαιρετικά επίπεδη τερματισμό στα μαξιλάρια χαλκού, καθιστώντας το πολύ κατάλληλο για εφαρμογές SMT. Εκτός αυτού, το IMSN παρέχει μια επιφάνεια που είναι εύκολα ανιχνεύσιμη από κοινές αυτοματοποιημένες τεχνικές οπτικής επιθεώρησης.

• OSP (συντηρητικά βιολογικής συγκόλλησης)

Το OSP είναι ένας τύπος επιφανειακής φινιρίσματος με διαφανές οργανικό υλικό που συμμετέχει. Χρησιμοποιεί μια οργανική ένωση με βάση το νερό που συνδέεται επιλεκτικά με τον χαλκό και προστατεύει τον χαλκό μέχρι τη συγκόλληση. Συνήθως, το OSP ακολουθεί τη διαδικασία ως εξής:

Πλεονεκτήματα του φινιρίσματος επιφάνειας OSP

• επίπεδη/επίπεδη

• Σύντομος και εύκολος κύκλος διαδικασίας

• φθηνός

• Επαναπδιατασό

• Δεν επηρεάζει το τελικό μέγεθος της οπής

• Κρύος συγκόλλησης χαλκού/κασσίτερου

Μειονεκτήματα του φινιρίσματος επιφάνειας OSP

• Πολλαπλές αναδιαμορφώσεις

• Περιορισμένη διάρκεια ζωής

• Δεν είναι αγώγιμο

• Δύσκολο να επιθεωρηθεί

• Περιορισμένοι θερμικοί κύκλοι

Η παραπάνω περιγραφή δεν εξηγεί τίποτα σχετικά με το OSP. Μπορείτε να ανατρέξετε σε πράγματα που μόλις γνωρίζετε για το OSP για να λάβετε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με την τεχνολογία φινιρίσματος επιφάνειας OSP.

Συνοπτικά, κάθε τύπος έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Θα πρέπει να επιλέξετε το καλύτερο φινίρισμα επιφάνειας, σύμφωνα με τους σκοπούς αξιοποίησης του ηλεκτρονικού σας προϊόντος, τις απαιτήσεις απόδοσης, το κόστος, την αντίσταση στη διάβρωση, τις ΤΠΕ (δοκιμή κυκλώματος), την πλήρωση οπών κλπ. Τα περισσότερα στοιχεία που λαμβάνονται υπόψη κατά τη διάρκεια της επιλογής Πιο ακριβές θα είναι το συμπέρασμά σας.

Συγκρίνοντας αυτούς τους τύπους επιφανειακών τελειωμάτων, γενικά, όσον αφορά το κόστος, το IMAG και το OSP είναι οι πιο φθηνές, ενώ το Enig είναι το πιο δαπανηρό. Από την άποψη της αντοχής στη διάβρωση, το HASL και το IMSN έχουν την καλύτερη δυνατότητα αντοχής στη διάβρωση, ενώ ο Imag έχει το χειρότερο. Από την άποψη των ΤΠΕ, μόνο το OSP είναι το χειρότερο, ενώ άλλοι είναι παρόμοια. Όσον αφορά την πλήρωση των οπών, το Hasl και το Enig είναι καλύτεροι από τους άλλους τύπους.

Επιλογή επιφανειακής φινιρίσματος
Η επιλογή επιφανειακής φινιρίσματος σε PCB είναι το πιο σημαντικό βήμα για την κατασκευή PCB, καθώς επηρεάζει άμεσα τις αποδόσεις της διαδικασίας, τους αριθμούς επαναφοράς, το ποσοστό αποτυχίας του πεδίου, την ικανότητα δοκιμής, το ποσοστό απορριμμάτων και το κόστος. Όλες οι σημαντικές εκτιμήσεις σχετικά με τη συναρμολόγηση πρέπει να ληφθούν στην επιλογή φινιρίσματος επιφάνειας προκειμένου να διασφαλιστεί η υψηλή ποιότητα και η απόδοση των τελικών προϊόντων.

Στη διαδικασία συναρμολόγησης PCB, τα άτομα με διαφορετικές θέσεις έχουν διαφορετικές απόψεις σχετικά με τον τρόπο επιλογής της επιφάνειας. Το σχήμα 6 δείχνει μερικές ιδέες:

Προφανώς, τα άτομα με διαφορετικές θέσεις έχουν διαφορετικά πρότυπα επιλογής. Ανεξάρτητα από τον τύπο που έχει επιλεγεί, εξυπηρετεί μόνο τις απαιτήσεις και την ευκολία των ατόμων με λίγες εκτιμήσεις σχετικά με την ποιότητα, την απόδοση και την αξιοπιστία του συναρμολόγησης PCB και PCB.

Με βάση την εισαγωγή κάθε τύπου επιφανειακού φινιρίσματος πάνω, ορισμένα χαρακτηριστικά είναι τα σημαντικότερα στοιχεία ως πρότυπο επιλογής. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τα χαρακτηριστικά που έχει κάθε τύπος επιφάνειας και δεν έχει. Με βάση τις συγκεκριμένες απαιτήσεις και χαρακτηριστικά των προϊόντων PCB, μπορείτε να ακολουθήσετε αυτόν τον πίνακα για να επιλέξετε την τέλεια επιλογή επιφάνειας.

Συνολικά, όσον αφορά τον τύπο της επιλογής φινιρίσματος επιφάνειας, πρέπει να επιλεγεί ένας βέλτιστος τύπος και να επιτευχθούν πολλές λειτουργίες. Κάθε τύπος φινιρίσματος επιφάνειας έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Αλλά μην ανησυχείτε. Υπάρχουν μερικά τεχνικά κόλπα, καθώς οι λύσεις στα προβλήματα που προκαλούνται από τα μειονεκτήματα του επιφανειακού φινιρίσματος. Για παράδειγμα, όσον αφορά το μειονέκτημα ότι η OSP έχει χαμηλότερη δύναμη διαβροχής, υπάρχουν διαθέσιμες λύσεις, όπως η μεταβαλλόμενη επένδυση συγκολλητικότητας του σκάφους ή το κράμα συγκόλλησης κύματος, αυξάνοντας την προθέρμανση της κορυφαίας πλευράς κλπ. Το βασικό σημείο είναι ότι όλα τα πιθανά στοιχεία πρέπει να ληφθούν υπόψη σε τάξη για να αποκτήσετε ιδανική απόδοση.

Σήμερα, τα θέματα περιβάλλοντος έχουν γίνει όλο και πιο σημαντικά στα ηλεκτρονικά πεδία. Προκειμένου να περιοριστεί οι δημιουργούμενες επικίνδυνες ουσίες, το ROHS δημοσιεύεται από την ΕΕ. Το ROHS, επίσης γνωστό ως χωρίς μόλυβδο, αντιπροσωπεύει τον περιορισμό επικίνδυνων ουσιών. Η ROHS, επίσης γνωστή ως οδηγία 2002/95/ΕΚ, που προέρχεται από την Ευρωπαϊκή Ένωση και περιορίζει τη χρήση έξι επικίνδυνων υλικών που βρίσκονται σε ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά προϊόντα. Όλα τα ισχύοντα προϊόντα στην αγορά της ΕΕ μετά την 1η Ιουλίου 2006 πρέπει να περάσουν τη συμμόρφωση με την ROHS. Το ROHS επηρεάζει ολόκληρη τη βιομηχανία ηλεκτρονικών και πολλά ηλεκτρικά προϊόντα. Έτσι, τα επιφανειακά τελειώματα με συγκόλληση χωρίς μόλυβδο θα έχουν περισσότερους οπαδούς στο μέλλον.

Το JHY PCB προσφέρει ηλεκτρονική αριθμομηχανή τιμών για να υπολογίσετε τα PCB με διαφορετικό φινίρισμα επιφάνειας. Κάντε κλικ στο παρακάτω κουμπί για να εισαγάγετε τη σελίδα προσφοράς PCB, θα δείτε πώς η τιμή PCB ποικίλλει ανάλογα με τον μετασχηματισμό επιφάνειας, εισάγοντας διαφορετικές επιλογές φινιρίσματος επιφάνειας.