Introdução e comparação do revestimento de superfície no processo de fabricação de PCB

Quando você deixa uma ordem de PCBs (placas de circuito impresso), você deve tomar itens, incluindo material de substrato de PCB, máscara de solda, serigrafia, acabamento superficial, tamanho da placa e espessura, espessura de cobre, vias cegas e enterradas, revestimento por meio, SMT, Painéis, tolerâncias, etc. em consideração antes da fabricação real de suas placas de circuito. Entre esses itens, a seleção do acabamento da superfície pertence à primeira classe, pois o acabamento da superfície desempenha um papel extremamente significativo na contribuição para a confiabilidade dos produtos eletrônicos. Como a camada de cobre nos PCBs pode ser facilmente oxidada, a camada de oxidação de cobre gerada reduzirá seriamente a qualidade da solda, o que diminuirá a confiabilidade e a validade dos produtos finais. O acabamento da superfície é condutor para impedir que as almofadas oxidam e garantam excelente soldabilidade e desempenho elétrico.

O acabamento da superfície, ou revestimento de superfície, é a etapa mais importante no processo entre a fabricação de PCB e a montagem de PCB com duas funções principais, uma das quais é preservar o circuito de cobre exposto e o outro para fornecer superfície soldável quando componentes de solda para o PCB. Como é mostrado na Figura 1, o acabamento da superfície está localizado na camada mais externa da PCB e acima do cobre, desempenhando um papel como um "casaco" para o cobre.

Tipos de acabamento superficial
Basicamente, existem dois tipos principais de acabamentos de superfície: metálico e orgânico. Hasl, Enig/Enepig, Gold de imersão e estanho de imersão pertencem a acabamentos de superfície metálicos, enquanto os OSP e a tinta de carbono pertencem ao acabamento da superfície orgânica.

• Hasl (nivelamento de solda de ar quente)

Hasl é um tipo convencional de acabamento superficial aplicado em PCBs. A PCB é normalmente mergulhada em um banho de solda fundida para que todas as superfícies expostas de cobre sejam cobertas por solda. A solda extra é removida passando o PCB entre facas de ar quente. Geralmente, Hasl segue o procedimento como a descrição da Figura 2 abaixo:

Prós do acabamento da superfície Hasl
• Excelente umedecimento durante a solda componente;

• Corrosão de cobre evitada;

Contras do acabamento da superfície hasl

• A baixa planaridade em níveis verticais leva inaceitável para componentes de afinação fina;

• Alta tensão térmica durante o processo causa defeitos na placa de circuito;

Para estar em conformidade com os regulamentos relativos à proteção do meio ambiente, o HASL se desenvolve em duas subcategorias: hasl liderar e hasl sem chumbo. Este último atende a regulamentos e leis dos ROHs (restrições de substâncias perigosas) adotadas pela primeira vez pela UE.

• Enig e Enepig

Enig, abreviado para o ouro de imersão em níquel com eletrólito, consiste em revestimento de níquel com eletrólito coberto com uma fina camada de ouro de imersão, que protege o níquel da oxidação. O Enepig, também conhecido como Gold de imersão em eletrólito de níquel com eletrólito, difere do enig, pois uma camada de paládio é aplicada como uma camada de resistência para impedir o níquel de oxidação e difusão à camada de cobre. Comparado a outros tipos de acabamentos de superfície, o Enig e o Enepig fornecem a maior solda para PCBs, mas o custo é muito maior. A diferença entre os processos de fabricação de Enig e Enepig pode ser encontrada na Figura 3 abaixo.

A etapa de níquel com eletrólito é um processo auto-catalítico que envolve depositar níquel na superfície de cobre catalisada por paládio. O agente redutor contendo íons de níquel deve ser reabastecido para fornecer concentração adequada, temperatura e graus de ácido necessários para criar um revestimento consistente. Durante a etapa de ouro da imersão, o ouro adere às áreas de níquel através da troca molecular, que protegerá o níquel até o processo de solda. A espessura do ouro precisa atender a certas tolerâncias para garantir que o níquel mantenha sua solda.

Enig e Enepig têm seus próprios prós e contras, respectivamente. Por exemplo, o ENIG apresenta superfície plana, mecanismo de processo simples e resistência à alta temperatura, enquanto a Enepig é capaz de suportar excelentes ciclos de reflexão múltiplos e apresenta capacidade de ligação de arame altamente confiável. Com base na comparação entre Enig e Enepig, eles podem ser aplicados em diferentes aplicações para diferentes fins. O ENIG é adequado para solda sem chumbo, SMT (tecnologia montada na superfície), pacote BGA (Ball Grid Array) etc. Enquanto a Enepig é capaz de atender aos requisitos rígidos de vários tipos de pacotes, incluindo THT (tecnologia por meio do buraco), SMT, BGA , ligação de arame, pressione ajuste etc.

• Imag (imersão prata)

O Imag consiste em manchas de prata de imersão fina sobre os traços de cobre. Normalmente, o Imag segue o procedimento abaixo:

PROS do acabamento da superfície Imag
• superfície plana
• ciclo de processo curto e fácil
• Barato
• Alta condutividade
• Bom para o produto de pitch fino
• Junta de solda de cobre/lata
• Reworkável
• Não afeta o tamanho do orifício

Contras do acabamento da superfície Imag

• manchar

• Migração de prata

• Micro vazios planares

• Corrosão de fluência

O Imag é um bom tipo de acabamento de superfície para solda e teste. A corrosão de fluência é sua principal fraqueza.

• IMSN (estanho de imersão)

O IMSN é principalmente o mesmo que a IMG, exceto que a estanho é usada no IMSN enquanto a prata é usada no Imag. Em termos de vantagens do IMSN, ele fornece um acabamento extremamente planar nas almofadas de cobre, tornando -o muito adequado para aplicativos SMT. Além disso, o IMSN fornece uma superfície que é facilmente detectável por técnicas comuns de inspeção óptica automatizada.

• OSP (conservantes de solda orgânica)

OSP é um tipo de acabamento superficial com material orgânico transparente participado. Ele usa um composto orgânico à base de água que liga seletivamente para cobre e protege o cobre até a solda. Geralmente, o OSP segue o processo conforme o seguinte:

Prós de acabamento superficial OSP

• plana/planar

• ciclo de processo curto e fácil

• Barato

• Reworkável

• Não afeta o tamanho do orifício acabado

• Junta de solda de cobre/lata

Contras do acabamento da superfície OSP

• Vários reflexos

• Vida de validade limitada

• Não condutor

• Difícil de inspecionar

• Ciclos térmicos limitados

A descrição acima falha em explicar qualquer coisa sobre osp. Você pode se referir ao artigo que você mal conhece sobre o OSP para obter mais detalhes da tecnologia de acabamento da superfície OSP.

Em resumo, cada tipo tem suas próprias vantagens e desvantagens. Você deve selecionar o melhor acabamento da superfície de ajuste, de acordo com os propósitos de utilização do seu produto eletrônico, requisitos de desempenho, custo, resistência à corrosão, TIC (teste no circuito), preenchimento de orifícios, etc. Quanto mais itens levados em consideração durante a seleção, o Mais preciso, sua conclusão será.

Comparando esses tipos de acabamentos de superfície, em geral, em termos de custo, Imag e OSP são os mais baratos, enquanto o Enig é o mais caro. Em termos de resistência à corrosão, o Hasl e o IMSN têm a melhor capacidade de resistência à corrosão, enquanto o IGAG tem o pior. Em termos de TIC, apenas OSP é o pior, enquanto outros são igualmente bons. Em termos de preenchimento de orifícios, Hasl e Enig são melhores que os outros tipos.

Seleção de acabamento da superfície
A seleção de acabamento na superfície nos PCBs é a etapa mais importante para a fabricação de PCB, pois influencia diretamente os rendimentos do processo, os números de retrabalho, a taxa de falha de campo, a capacidade de teste, a taxa de sucata e o custo. Todas as considerações importantes sobre a montagem devem ser levadas à seleção de acabamento da superfície para garantir a alta qualidade e o desempenho dos produtos finais.

No processo de montagem de PCB, as pessoas com posições diferentes têm opiniões diferentes sobre como selecionar o acabamento da superfície. A Figura 6 mostra algumas idéias:

Aparentemente, pessoas com posições diferentes têm diferentes padrões de seleção. Independentemente do tipo selecionado, ele atende apenas aos requisitos e conveniência de pessoas com poucas considerações sobre a qualidade, o desempenho e a confiabilidade da montagem de PCBs e PCB.

Com base na introdução de cada tipo de superfície acima, alguns atributos são os elementos mais importantes como o padrão de seleção. A tabela abaixo mostra os atributos que cada tipo de acabamento de superfície não possui. Com base em requisitos e recursos específicos dos produtos PCB, você pode seguir esta tabela para selecionar a opção de acabamento superficial perfeita.

Em suma, quanto ao tipo de seleção de acabamento de superfície, um tipo ideal deve ser selecionado e inúmeras funções podem ser realizadas. Cada tipo de acabamento superficial tem suas próprias vantagens e desvantagens. Mas não se preocupe. Existem alguns truques de engenharia como soluções para os problemas causados ​​pelos contras do acabamento da superfície. Por exemplo, como para a desvantagem de que os OSP têm menor força de umedecimento, algumas soluções estão disponíveis, como alteração de solda de solda do quadro ou liga de solda de onda, aumentando o pré-aquecimento do lado superior etc. O ponto-chave é que todos os elementos possíveis devem ser considerados em ordem Para obter desempenho ideal.

Atualmente, os problemas ambientais se tornaram cada vez mais importantes nos campos eletrônicos. Para restringir as substâncias perigosas geradas, o ROHS é publicado pela UE. O ROHS, também conhecido como sem chumbo, significa restrição de substâncias perigosas. O ROHS, também conhecido como Diretiva 2002/95/CE, se originou na União Europeia e restringe o uso de seis materiais perigosos encontrados em produtos elétricos e eletrônicos. Todos os produtos aplicáveis ​​no mercado da UE após 1º de julho de 2006 devem aprovar a conformidade do ROHS. O ROHS afeta toda a indústria eletrônica e muitos produtos elétricos. Portanto, os acabamentos de superfície com solda sem chumbo terão mais seguidores no futuro.

O JHY PCB oferece calculadora de preços on -line para você calcular PCBs com diferentes acabamentos de superfície. Clique no botão abaixo para inserir a página de cotação do PCB, você verá como o preço da PCB varia com a transformação do acabamento da superfície, inserindo diferentes opções de acabamento de superfície.