A placa de circuito impresso serve como espinha dorsal para a maioria dos dispositivos eletrônicos que usamos em nosso ambiente cada vez mais digital. Acabamentos de superfície de PCB são um processo relativamente fácil de ignorar na produção de placas de circuito, mas podem afetar a confiabilidade, funcionalidade e vida útil do produto final. PCBs pode ser usado com diferentes tipos de acabamentos de superfície de PCB. Dada a ampla gama de opções de acabamento de superfície disponíveis, é essencial compreender suas funções e limitações distintas. Este artigo o levará por 5 tipos de acabamentos de superfície de PCB, detalhando suas características e diferenças distintas e dando dicas para escolher o seu perfeito.
Por que as placas de circuito precisam de acabamento de superfície?
O acabamento da superfície do PCB de uma placa de circuito é um revestimento na superfície de cobre das áreas expostas e soldáveis da placa. É um revestimento protetor e a vida útil da placa de circuito impresso pode ser aumentada. Ao mesmo tempo, ele dá um acabamento plano para que os componentes eletrônicos sejam soldados na placa facilmente. É crucial para a montagem bem-sucedida do PCB.
O desempenho elétrico e a funcionalidade da placa estão relacionados aos acabamentos da superfície do PCB. Maior resistência, desempenho elétrico reduzido e até mesmo falhas podem ser causados pela oxidação do cobre. Além disso, em certos ambientes severos, como alta umidade, temperaturas extremas e exposição química, os acabamentos da superfície do PCB agem como uma camada protetora para garantir que o PCB funcione corretamente durante sua vida útil. A oxidação do cobre pode causar problemas de integridade do sinal, especialmente em alguns PCBs de alta frequência e alta velocidade.
Os 5 principais tipos de acabamentos de superfície de PCB que você deve conhecer
Agora entendemos a função e a importância dos acabamentos de superfície de PCB, que aumentam a confiabilidade e a durabilidade geral do PCB. Então, detalharemos os 5 principais acabamentos de superfície de PCB e explicaremos suas características.
1. Nivelamento de solda por ar quente (HASL)
HASL é um dos tipos de acabamento mais populares e convencionais. O processo é mergulhar uma placa de circuito em branco em solda derretida que cobrirá o cobre. O excesso de solda é então removido usando uma faca de ar quente, e a superfície da placa é nivelada. A superfície não é perfeitamente plana e, portanto, não é adequada para pequenos componentes que usam tecnologia de montagem de superfície. A solda é normalmente uma liga de estanho e chumbo na proporção de 63% de estanho e 37% de chumbo.
A maioria das linhas HASL são projetadas verticalmente para que o PCB possa ser totalmente imerso no banho de solda. Linhas horizontais também estão disponíveis, a distribuição da solda não será afetada pela gravidade e a espessura será mais uniforme.
Vantagens do HASL: Acessível, Usado para produção em massa, Facilmente retrabalhado, Adapta-se a componentes de furo passante
Disadvantages de HASL: Inclui chumbo (não atende aos padrões RoHS), superfície de solda irregular, não é adequado para pequenos componentes eletrônicos
LHASL sem leitura
HASL contém chumbo, uma substância tóxica que é ruim para as pessoas e para o meio ambiente. A RoHS tem restrições rígidas sobre produtos eletrônicos que contêm chumbo, o que contribuiu ainda mais para o uso generalizado de técnicas HASL sem chumbo. Essas duas tecnologias são as mesmas, a única diferença é que a solda HASL sem chumbo não contém chumbo.
2. Ouro de imersão em níquel eletrolítico (ENIG)
ENIG é um acabamento de metal de duas camadas. A primeira camada é de níquel químico em cobre e a segunda camada é ouro de imersão para proteger o níquel durante o armazenamento e estender a vida útil.
A espessura do revestimento afeta o desempenho e a confiabilidade do PCB. A espessura da camada de ouro pode impactar a soldabilidade e a ligação do chumbo. A espessura da camada de níquel desempenha um papel importante na prevenção da difusão da camada de ouro no cobre.
O níquel resiste bem à oxidação em altas temperaturas e, portanto, uma boa conexão elétrica entre o componente e a placa de circuito impresso é mantida durante a soldagem em alta temperatura.
O que é Almofada Preta em ENIG?
As almofadas pretas são uma falha nos acabamentos de superfície ENIG que resultam da corrosão excessiva da camada de níquel durante o procedimento de revestimento de ouro. Superfícies de níquel corroídas podem impedir a formação de juntas de solda, o que pode resultar em problemas de falha da junta de solda, um problema crítico para a confiabilidade do PCB.
Esses acabamentos de superfície de PCB não podem ser retrabalhados, então preferimos evitar esses problemas. Controlar precisamente a temperatura, o pH e a química do banho de níquel pode, assim, manter a estabilidade da camada de níquel e reduzir o risco de corrosão.
Vantagens da ENIG: Excelente resistência à corrosão, Adequado para componentes SMT de passo fino, Excelente condutividade elétrica, Alta eficiência térmica, Soldabilidade excepcional
Desvantagens da ENIG: Alto custo, Possibilidade de defeitos na almofada preta, Retrabalhabilidade restrita
ENEPIG Acabamentos
ENEPIG é um revestimento de paládio adicionado entre as camadas de níquel e ouro para separá-las e evitar contato. Isso resolve efetivamente a oxidação da camada de níquel e evita o aparecimento do defeito de pastilhas pretas.
3. Conservante de Soldabilidade Orgânica (OSP)
OSP é um acabamento de superfície orgânico no qual materiais orgânicos reagem com a superfície de cobre exposta para formar uma camada protetora para evitar a oxidação do cobre. Durante o processo de soldagem subsequente, a película protetora orgânica pode ser rapidamente removida pelo fluxo, e então o cobre e a solda derretida podem formar uma junta de solda sólida em um curto período de tempo. Placas revestidas com OSP têm boa molhabilidade e são mais vantajosas em termos de molhagem e derretimento da solda, com o metal na solda se ligando mais facilmente ao PCB ou conjunto eletrônico. Devido à sua acessibilidade e respeito ao meio ambiente, ele se tornou cada vez mais popular.
Vantagens de OPS: Baixo custo, Boa soldabilidade, Ecológico, Alta capacidade de molhagem, Fácil de produzir, Fácil de retrabalhar
Desvantagens de OPS: Inadequado para PCB PTH, facilmente danificado (película protetora fina), inadequado para condições ambientais adversas
4. Lata de imersão
Estanho de imersão é o processo de revestimento químico onde o estanho é depositado no cobre exposto de uma placa de circuito. Normalmente vemos uma camada de estanho branco como proteção para o cobre. A superfície é plana e lisa e é ideal para componentes de montagem de superfície de passo fino. Mas os dois metais têm uma forte afinidade um pelo outro e se aconchegam um no outro. Isso pode resultar em linhas de estanho que podem causar curto-circuitos, afetar negativamente as juntas de solda e degradar o desempenho do PCB.
Vantagens de Lata de imersão: Econômico, Boa soldabilidade, Ideal para componentes de passo fino
Desvantagens de Estanho de Imersão: Whisker de estanho, difícil de retrabalhar, revestimento de imersão facilmente danificado
5. Prata de imersão
O processo de deposição de uma camada de prata na superfície de cobre nua é um processo de imersão de prata onde cobre e prata são trocados em uma reação espontânea. Dentro da impregnação de prata, algumas substâncias orgânicas são usadas para evitar a dissolução e redução da prata. Revestimento de imersão de prata para boas propriedades elétricas e boa soldabilidade em ambientes de alta temperatura e umidade. A condutividade elétrica da prata de imersão é melhor do que a do OSP. Comparada ao ENIG, a prata tem menor resistência do que o ouro quando usada como superfície de contato.
Vantagens da Prata de Imersão: Planicidade excelente, Adequado para componentes pequenos, Retrabalhável
Desvantagens da Imersão Prata: Precisa ser armazenado com cuidado, sensível a compostos de cloro e enxofre
Uma comparação de 5 acabamentos de superfície
Por meio da tabela de comparação acima, sabemos que é necessário considerar muitos fatores ao escolher acabamentos de superfície de PCB. Isso inclui requisitos de desempenho do produto, orçamento, regulamentações e tecnologia de montagem.
Na maioria dos aspectos, o ENIG tem um desempenho muito bom, mas o custo é relativamente alto. Quando o custo não é a principal limitação e os requisitos de desempenho do produto são extremamente altos, é provável que seja a primeira escolha. O OSP foi mostrado como uma solução econômica, mas deve ser considerado em termos de limitações no desempenho térmico, desempenho elétrico e vida útil. Além disso, o ambiente de armazenamento e o método de embalagem também afetarão a vida útil real do produto final.
Como selecionar o acabamento de superfície perfeito?
Abaixo, ofereceremos alguns conselhos sobre a seleção de acabamento após uma visão geral e comparação dos cinco acabamentos de superfície de PCB mencionados acima.
Considerações sobre custos
A escolha de um acabamento de superfície requer uma combinação de muitos fatores. Ele tem que se adequar ao orçamento de todo o projeto. No entanto, se você tem um orçamento maior, ENIG pode ser uma boa escolha, e aumentará a confiabilidade e o desempenho do PCB. Se o orçamento for limitado, outra opção pode ser uma alternativa sem comprometer os requisitos de desempenho.
Durabilidade e Confiabilidade
Ele protege o cobre da oxidação e atua como uma superfície plana para que os componentes sejam montados mais facilmente. Para o desempenho esperado e a vida útil do PCB, precisamos escolher acabamentos de superfície de PCB adequados para garantir a função do PCB. Claro, ENIG é mais durável e confiável.
Fatores Ambientais
Outro componente importante na determinação do desempenho do PCB é o ambiente de trabalho. Agora temos que levar em conta fatores como temperatura, umidade e se há exposição química. Em ambientes severos, os acabamentos de superfície do PCB devem considerar os requisitos de desempenho reais e as influências ambientais ao selecionar acabamentos para aumentar a confiabilidade e a durabilidade.
Requisitos de conformidade
Existem três regulamentações relativas à qualidade e segurança dos produtos eletrônicos: RoHS, REACH e Padrões IPC. Os fabricantes devem certificar-se de que seus itens estejam em conformidade com essas regras. A RoHS restringe severamente o uso de materiais perigosos, como chumbo. Portanto, você precisa tomar cuidado para que a HASL não esteja em conformidade com esse padrão.
Últimos Pensamentos
Escolher corretamente os acabamentos de superfície do PCB é uma das decisões mais críticas ao escolher seu PCB. No entanto, depois de comparar os cinco tipos de acabamento de superfície, você entenderá melhor qual acabamento de superfície escolherá para melhorar a confiabilidade do produto e cumprir com os requisitos do projeto. O desenvolvimento adicional da tecnologia fará com que os acabamentos de superfície do PCB desempenhem um papel cada vez mais importante para que os produtos eletrônicos em nossas vidas sejam desenvolvidos em produtos eletrônicos confiáveis, eficientes e de alta qualidade.
