Tehnologija za završetak površine PCB-a u proizvodnji: procesi, performanse i kriteriji za odabir

PCB površinska obrada kritičan je proizvodni proces koji izravno utječe na spajanje, električne performanse, pouzdanost i rok trajanja proizvoda. Kako se gole površine bakra brzo oksidiraju, tehnologija završnog obrada površine ključna je za zaštitu izloženih bakrenih podloga i osiguravanje dosljedne kvalitete montaže. U ovom članku predstavljeni su uobičajeni tipovi površne obrade PCB-a, njihovi načeli procesa, prednosti i ograničenja te praktične smjernice za odabir za različite scenarije primjene.

1. za Svrha površne obloge PCB-a

U slučaju da je proizvodnja na temelju ovog postupka ograničena na proizvodnju na temelju izravnog postupka, za potrebe ovog postupka, potrebno je utvrditi:

· Sprečava oksidaciju bakra

· Osiguravanje dobre spajanja

· Obezbediti stabilnu, ravnu površinu za sastavljanje dijelova

· Poboljšanje dugoročne pouzdanosti

U slučaju da se ne primjenjuje, proizvodnja se može provesti u skladu s člankom 6. stavkom 1.

2. - Što? Česti tipovi površne obrade PCB-a

2.1 HASL (izravnjavljanje toplom zrakom lemljenom)

HASL je jedan od najtradicionalnijih postupaka za završetak površine.

Načelo procesa:

pCB se utapa u topljenu ljepljivu

· Noževi za vrući zrak uklanjaju višak lemljenja

Prednosti:

· Dobra spajavost

· Niske cijene

· Zreli i široko podržani

Ograničenja:

· Nejednakost površine

• Ne odgovara za pakovanje s finim tonom ili BGA

· Termalni stres tijekom obrade

HASL bez olova dodatno povećava toplinski učinak zbog većih temperatura topljenja.

2.2 ENIG (izvor: zlato bez elektro-nikla)

ENIG se široko koristi za PCB-ove visoke gustoće i fine tonosti.

Procesna struktura:

• Neelektronski nikl sloj (36 μm)

• Složeni su u sliku s poluprovodnim uticajem na životinje.

Prednosti:

· Ravnotežna i ravnomjerna površina

· Odlična kompatibilnost s BGA i QFN

· Dugačak rok trajanja

· Dobra otpornost na koroziju

Mogući rizici:

· Črni pad defekt

· Visoki troškovi procesa

• Niklinski sloj utječe na performanse visoke frekvencije

2.3. OSP (organički konzervacijski sredstvo za spajanje)

OSP je tanak organski premaz koji se nanosi izravno na bakar.

Prednosti:

· Vrlo ravna površina

· Niske cijene

· Nema teških metala

· Dobar električni učinak

Ograničenja:

· Ograničen rok trajanja

· Osjetljiv na rukovanje i višestruke cikluse povratnog protoka

· Zahtijeva strogu kontrolu procesa tijekom montaže

OSP se obično koristi u potrošačkoj elektronici velikog obima.

2.4 Uvodno srebro

Utopno srebro daje tanak sloj srebra iznad bakra.

Prednosti:

· Odlična električna provodljivost

· Ravan površina

· Dobra visokončastostna učinkovitost

Izazovi:

· Oštrenje

· Osjetljivost na zagađenje sumporom

· Zahtijevaju kontrolirane uvjete skladištenja

Često se koristi u RF i digitalnim aplikacijama velike brzine.

2.5 Poništavanje

Uvodni cink formira čisti sloj cina iznad bakra.

Prednosti:

· Ravan površina

· Dobra spajavost

· Pogodno za konektor za fit-pres

Zabrinutost:

· Rizici od cinkastih brkova

· Ograničen rok trajanja

· Zahtjevi za stabilnost procesa

Koristi se uglavnom u specifičnim industrijskim primjenama.

3. Slijedi sljedeće: Uticaj na električne i mehaničke performanse

3.1 Pouzdanost spoja ljepljenja

Površinska obrada utječe na:

· Ponašanje mokrenja

· Formiranje intermetallicnih spojeva (IMC)

· Dugoročna stabilnost spoja

Neispravna odabiru završetka može dovesti do slabosti spojeva ili rane neuspjeha.

3.2 Razmatranja o integritetu signala

Za brze i RF konstrukcije:

· Ogromnost površine

• dodatni slojevi metala (npr. nikl u ENIG-u)

U slučaju da se ne primjenjuje presjek, to znači da se ne primjenjuje presjek.

4. - Što? Pouzdanost i otpornost na okoliš

Uticaj na izbor površinske obrade:

· Otpornost na koroziju

• Vježbanje više puta

· Termalna performansa

Automobilske i industrijske primjene često favorizuju završnice s dužim životnim vijekom i većom robusnošću.

- Pet. Razmatranja o proizvodnji i troškovima

Ključni kompromisi uključuju:

· složenost procesa i troškovi

· Osjetljivost na prinos

· Sposobnost dobavljača

Ne podržavaju svi proizvođači PCB-a svaku površinsku obluku jednake kvalitete.

6. - Što? Uputstvo za odabir tipične aplikacije

Primjena	Preporučena obrada
Potrošačka elektronika	OSP
Sljedeći članak	ENIG
Protihodni prototipi	HASL
RF / Visok brzina	Imersijsno srebro
Industrijski / Automotive	ENIG / Umirovljeni cink

- Sedam. Česti nedostaci površne obrade

• Crni blok (ENIG)

• Oksidiranje (OSP)

• Nejednak premaz (HASL)

• Crvena (srebrna)

U skladu s člankom 3. stavkom 1.