De printed circuit board vormt de ruggengraat voor de meeste elektronische gadgets die we gebruiken in onze steeds digitaler wordende omgeving. PCB-oppervlakteafwerkingen zijn een relatief eenvoudig proces om over het hoofd te zien bij de productie van printplaten, maar ze kunnen de betrouwbaarheid, functionaliteit en levensduur van het eindproduct beïnvloeden. PCB's kan worden gebruikt met verschillende soorten PCB-oppervlakteafwerkingen. Gezien het brede scala aan beschikbare oppervlakteafwerkingsopties is het van cruciaal belang om hun verschillende rollen en beperkingen te begrijpen. Dit artikel neemt u mee door 5 soorten PCB-oppervlakteafwerkingen, beschrijft hun verschillende kenmerken en verschillen en geeft tips om uw perfecte te kiezen.
Waarom hebben printplaten een oppervlakteafwerking nodig?
De PCB-oppervlakteafwerking van een printplaat is een coating op het koperoppervlak van de blootgestelde en soldeerbare delen van de plaat. Het is een beschermende coating en de levensduur van de printplaat kan worden verlengd. Tegelijkertijd geeft het een vlakke afwerking zodat de elektronische componenten eenvoudig op de plaat kunnen worden gesoldeerd. Het is cruciaal voor succesvolle PCB-assemblage.
De elektrische prestaties en functionaliteit van het bord zijn gerelateerd aan de PCB-oppervlakteafwerkingen. Verhoogde weerstand, verminderde elektrische prestaties en zelfs storingen kunnen worden veroorzaakt door koperoxidatie. Bovendien fungeren PCB-oppervlakteafwerkingen in bepaalde zware omgevingen, zoals hoge luchtvochtigheid, extreme temperaturen en blootstelling aan chemicaliën, als een beschermende laag om te garanderen dat de PCB gedurende zijn hele levensduur goed functioneert. Koperoxidatie kan problemen met de signaalintegriteit veroorzaken, met name in sommige hoogfrequente en hogesnelheids-PCB's.
Top 5 PCB-oppervlakteafwerkingstypen die u moet kennen
We begrijpen nu de functie en betekenis van PCB-oppervlakteafwerkingen, die de algemene betrouwbaarheid en duurzaamheid van de PCB verbeteren. Vervolgens zullen we 5 top PCB-oppervlakteafwerkingen in detail beschrijven en hun kenmerken uitleggen.
1. Heteluchtsoldeernivellering (HASL)
HASL is een van de meest populaire en conventionele afwerkingstypen. Het proces bestaat uit het dompelen van een blanco printplaat in gesmolten soldeer, dat het koper bedekt. Overtollig soldeer wordt vervolgens verwijderd met een heteluchtmes en het oppervlak van de plaat wordt geëgaliseerd. Het oppervlak is niet perfect vlak en is daarom niet geschikt voor kleine componenten die gebruikmaken van oppervlaktemontagetechnologie. Soldeer is normaal gesproken een tin- en loodlegering in de verhouding van 63% tin en 37% lood.
De meeste HASL-lijnen zijn verticaal ontworpen, zodat de PCB volledig in het soldeerbad kan worden ondergedompeld. Horizontale lijnen zijn ook beschikbaar, de soldeerverdeling wordt niet beïnvloed door zwaartekracht en de dikte is gelijkmatiger.
Voordelen van HASL: Betaalbaar, Gebruikt voor massaproductie, Gemakkelijk te herwerken, Past op doorlopende componenten
Disavoordelen van HASL: Inclusief lood (voldoet niet aan RoHS-normen), Oneffen soldeeroppervlak, Niet geschikt voor kleine elektronische componenten
LHASL zonder draden
HASL bevat lood, een giftige stof die slecht is voor zowel mens als milieu. RoHS heeft strenge beperkingen op elektronische producten die lood bevatten, wat verder heeft bijgedragen aan het wijdverbreide gebruik van loodvrije HASL-technieken. Deze twee technologieën zijn hetzelfde, het enige verschil is dat loodvrije HASL-soldeer geen lood bevat.
2. Elektroloze nikkel-immersiegoud (ENIG)
ENIG is een tweelaagse metaalafwerking. De eerste laag is elektroless nikkelplating op koper en de tweede laag is immersiegoud om het nikkel te beschermen tijdens opslag en de houdbaarheid te verlengen.
De dikte van de coating heeft invloed op de prestaties en betrouwbaarheid van de PCB. De dikte van de goudlaag kan van invloed zijn op de soldeerbaarheid en de loodbinding. De dikte van de nikkellaag speelt een belangrijke rol bij het voorkomen van diffusie van de goudlaag in het koper.
Nikkel is goed bestand tegen oxidatie bij hoge temperaturen. Hierdoor blijft er een goede elektrische verbinding tussen het onderdeel en de printplaat behouden tijdens het solderen bij hoge temperaturen.
Wat is Zwart kussen in ENIG?
Zwarte pads zijn een fout in de ENIG-oppervlakteafwerkingen die het gevolg zijn van de nikkellaag die te veel corrodeert tijdens de verguldingsprocedure. Gecorrodeerde nikkeloppervlakken kunnen de vorming van soldeerverbindingen verhinderen, wat kan resulteren in problemen met het falen van soldeerverbindingen, een kritiek probleem voor de betrouwbaarheid van PCB's.
Deze PCB-oppervlakteafwerkingen kunnen niet worden herwerkt, dus we vermijden deze problemen liever. Door de temperatuur, pH en chemie van het nikkelbad nauwkeurig te regelen, kunnen we de stabiliteit van de nikkellaag behouden en het risico op corrosie verminderen.
Voordelen van ENIG: Uitstekende corrosiebestendigheid, Geschikt voor SMT-componenten met een fijne spoed, Uitstekende elektrische geleidbaarheid, Hoge thermische efficiëntie, Uitzonderlijke soldeerbaarheid
Nadelen van ENIG: Hoge kosten, mogelijkheid van zwarte paddefecten, beperkte herbewerkingsmogelijkheden
ENEPIG Finishes
ENEPIG is een palladiumplating die tussen de nikkel- en goudlagen wordt toegevoegd om ze te scheiden en contact te voorkomen. Dit lost de oxidatie van de nikkellaag effectief op en voorkomt het verschijnen van het defect van zwarte pads.
3. Organisch soldeerbaarheidsconserveermiddel (OSP)
OSP is een organische oppervlakteafwerking waarbij organische materialen reageren met het blootgestelde koperoppervlak om een beschermende laag te vormen om koperoxidatie te voorkomen. Tijdens het daaropvolgende soldeerproces kan de organische beschermende film snel worden verwijderd door de flux, en vervolgens kunnen het koper en gesmolten soldeer in korte tijd een vaste soldeerverbinding vormen. Borden die zijn gecoat met OSP hebben een goede bevochtigbaarheid en zijn voordeliger in termen van soldeerbevochtiging en -smelting, waarbij het metaal in het soldeer gemakkelijker hecht aan de PCB of elektronische assemblage. Vanwege de betaalbaarheid en milieuvriendelijkheid is het steeds populairder geworden.
Voordelen OSP: Goedkoop, Goed soldeerbaar, Milieuvriendelijk, Hoge bevochtigingscapaciteit, Gemakkelijk te produceren, Gemakkelijk te herbewerken
Nadelen van OSP: Niet geschikt voor PTH PCB, gemakkelijk beschadigd (dunne beschermfolie), niet geschikt voor zware omgevingsomstandigheden
4. Dompeltin
Immersietin is het chemische platingproces waarbij tin wordt afgezet op het blootgestelde koper van een printplaat. We zien doorgaans een witte tinlaag als bescherming voor het koper. Het oppervlak is vlak en glad en is ideaal voor oppervlaktemontagecomponenten met een fijne pitch. Maar de twee metalen hebben een sterke affiniteit met elkaar en kruipen in elkaar. Dit kan resulteren in tinlijnen die kortsluiting kunnen veroorzaken, soldeerverbindingen negatief kunnen beïnvloeden en de prestaties van de PCB kunnen verslechteren.
Voordelen Dompelblik: Kosteneffectief, goede soldeerbaarheid, ideaal voor componenten met een fijne spoed
Nadelen van dompelblik: Tin whisker, Moeilijk te bewerken, Gemakkelijk te beschadigen dompelcoating
5. Onderdompeling Zilver
Het proces van het afzetten van een laag zilver op het kale koperoppervlak is een zilverimmersieproces waarbij koper en zilver in een spontane reactie worden uitgewisseld. Binnen de zilverimpregnatie worden enkele organische stoffen gebruikt om zilveroplossing en -reductie te voorkomen. Zilverimmersiecoating voor goede elektrische eigenschappen en goede soldeerbaarheid in hoge temperaturen en vochtige omgevingen. De elektrische geleidbaarheid van immersiezilver is beter dan die van OSP. Vergeleken met ENIG heeft zilver een lagere sterkte dan goud wanneer het als contactoppervlak wordt gebruikt.
Voordelen van Immersie Zilver: Vlakheid uitstekend, Geschikt voor kleine componenten, Herwerkbaar
Nadelen van onderdompeling Zilver: Moet zorgvuldig worden opgeslagen, Gevoelig voor chloor- en zwavelverbindingen
Een vergelijking van 5 oppervlakteafwerkingen
Door de bovenstaande vergelijkingstabel weten we dat het noodzakelijk is om veel factoren te overwegen bij het kiezen van PCB-oppervlakteafwerkingen. Deze omvatten productprestatievereisten, budget, regelgeving en assemblagetechnologie.
In de meeste opzichten presteert ENIG erg goed, maar de kosten zijn relatief hoog. Wanneer kosten niet de primaire beperking zijn en de productprestatievereisten extreem hoog zijn, is het waarschijnlijk de eerste keuze. OSP is aangetoond als een economische oplossing, maar moet worden overwogen in termen van beperkingen op thermische prestaties, elektrische prestaties en houdbaarheid. Bovendien zullen de opslagomgeving en verpakkingsmethode ook de werkelijke houdbaarheid van het eindproduct beïnvloeden.
Hoe kiest u de perfecte oppervlakteafwerking?
Hieronder geven we advies over de keuze van de afwerking, nadat we de vijf hierboven genoemde PCB-oppervlakteafwerkingen hebben besproken en vergeleken.
Kostenoverwegingen
Het kiezen van een oppervlakteafwerking vereist een combinatie van vele factoren. Het moet passen bij het budget van het hele project. Als u echter een hoger budget hebt, kan ENIG een goede keuze zijn en zal het de betrouwbaarheid en prestaties van PCB's verhogen. Als het budget beperkt is, kan een andere optie een alternatief zijn zonder dat dit ten koste gaat van de prestatievereisten.
Duurzaamheid en betrouwbaarheid
Het beschermt het koper tegen oxidatie en fungeert als een vlak oppervlak voor componenten die gemakkelijker kunnen worden gemonteerd. Voor de verwachte prestaties en levensduur van de PCB moeten we geschikte PCB-oppervlakteafwerkingen kiezen om de functie van de PCB te garanderen. ENIG is natuurlijk duurzamer en betrouwbaarder.
Omgevingsfactoren
Een andere belangrijke component bij het bepalen van PCB-prestaties is de werkomgeving. We moeten nu rekening houden met factoren zoals temperatuur, vochtigheid en of er sprake is van blootstelling aan chemicaliën. In zware omgevingen moeten PCB-oppervlakteafwerkingen rekening houden met de werkelijke prestatievereisten en omgevingsinvloeden bij het selecteren van afwerkingen om de betrouwbaarheid en duurzaamheid te verbeteren.
Nalevingsvereisten
Er zijn drie voorschriften met betrekking tot de kwaliteit en veiligheid van elektronische producten: RoHS, REACH en IPC-normen. Fabrikanten moeten ervoor zorgen dat hun artikelen voldoen aan deze regels. RoHS beperkt het gebruik van gevaarlijke materialen, zoals lood, sterk. Daarom moet u ervoor zorgen dat HASL niet voldoet aan deze norm.
Laatste gedachten
Het kiezen van de juiste PCB-oppervlakteafwerkingen is een van de meest kritische beslissingen bij het kiezen van uw PCB. Wanneer u echter de vijf typen oppervlakteafwerkingen vergelijkt, zult u beter begrijpen welke oppervlakteafwerking u kiest om de betrouwbaarheid van het product te verbeteren en te voldoen aan de projectvereisten. De verdere ontwikkeling van technologie zal ervoor zorgen dat PCB-oppervlakteafwerkingen een steeds belangrijkere rol gaan spelen, zodat de elektronische producten in ons leven worden ontwikkeld tot betrouwbare, efficiënte en hoogwaardige elektronische producten.
