Finitura della superficie del circuito stampato
La finitura superficiale è un'interfaccia fondamentale tra i componenti e la scheda PCB nuda. In primo luogo, può prevenire l'ossidazione delle tracce di rame esposte. In secondo luogo, crea una superficie per saldare i componenti al PCB. Entrambi garantiscono una buona saldabilità e proprietà elettriche del PCB. Esistono vari tipi di finitura superficiale, quindi è necessario selezionare quella giusta per soddisfare le esigenze del cliente. Nella scelta del tipo di finitura superficiale, devono essere considerati i seguenti fattori: costo, piombo, produttività, tipo di componente e materiale ecologico.
Figura 1: finitura superficiale del PCB
Immersione chimica in nichel (ENIG)
ENIG, come rivestimento metallico a doppio strato di nichel e oro, è attualmente il tipo di finitura superficiale più diffuso nel settore. Lo strato di nichel funge da barriera tra la superficie di rame e la superficie di saldatura del componente. Lo strato d'oro viene utilizzato per proteggere lo strato di nichel durante lo stoccaggio e per fornire una forte saldabilità. Rispetto ad altri tipi di finitura superficiale, ENIG è adatto per incollare e placcare fori passanti (PTH), ha una lunga durata e fornisce la superficie saldabile più piatta. È senza piombo ma costoso a causa del processo complicato e della proprietà non rilavorabile.
Figura 2: Immersione chimica in nichel (ENIG)
Stagno ad immersione (I-Tin)
La finitura superficiale I-Tin consiste nell'immergere il circuito stampato in un paio di bagni chimici per produrre la migliore adesione dello stagno e una planarità ideale. Questa tecnologia è molto promettente poiché la saldatura si basa sullo stagno e lo strato di stagno può essere abbinato a qualsiasi tipo di saldatura. I-Tin è senza piombo, conveniente, rilavorabile e adatto per prodotti a passo fine. Tuttavia, non va bene per più processi di assemblaggio e fori passanti placcati (PTH), richiede una manipolazione delicata e ha la possibilità di danneggiare la maschera di saldatura. Possono apparire baffi di latta, che portano a cortocircuiti.
Figura 3: Stagno ad immersione (I-Tin)
Conservante organico per la saldabilità (OSP)
A differenza di altri tipi di finitura superficiale, l'OSP funge da barriera tra il circuito in rame e l'aria. In altre parole, l'OSP deve formare chimicamente un film organico sulla superficie pulita del rame nudo prima della saldatura. È senza piombo, crea una superficie complanare e ha un processo semplice con una manutenzione ridotta dell'attrezzatura. Ci sono anche alcuni svantaggi come la breve durata e la possibilità di esposizione del rame durante l'assemblaggio finale.
Livellamento per saldatura ad aria calda senza piombo (HASL)
In questo tipo di finitura superficiale, la scheda PCB riceve un rivestimento di flusso e passa attraverso un bagno di stagno di saldatura fuso, che viene rimosso da coltelli ad aria calda. Esistono due tipi principali di HASL, uno è l'HASL piombo e l'altro è HASL senza piombo. HASL una volta era favorito dall'industria, ma non è rispettoso dell'ambiente. I vantaggi di HASL sono a basso costo e ampiamente disponibili con un'eccellente durata di conservazione. Tuttavia, i suoi svantaggi non possono essere ignorati. Sebbene quello senza piombo sia ecologico, crea una superficie irregolare, che non è accettabile per componenti a passo fine. Nel processo di piombo e HASL senza piombo, la scheda PCB è esposta a temperature elevate, che può creare un elevato stress termico alla scheda. L'HASL non è adatto anche per fori passanti placcati (PTH).
Figura 4: Il processo di produzione HASL
Placcatura in oro duro
La placcatura in oro duro, nota come placcatura elettrolitica, è uno dei costosi tipi di finitura superficiale. A causa del suo costo elevato, della complessità del processo e della saldabilità relativamente scarsa, viene solitamente applicato ad aree ad alta usura come connettori per bordi anziché aree saldabili. A differenza di ENIG, lo spessore dello strato d'oro può variare a seconda delle esigenze del cliente. Altri pregi della finitura superficiale in oro duro includono la formazione di una superficie piana, eccellente durata e lunga durata.
Nichel chimico Oro per immersione al palladio chimico (ENEPIG)
ENEPIG, come rivestimento metallico a triplo strato di nichel, palladio e oro, è un tipo di finitura superficiale relativamente nuovo. A differenza di ENIG, ha uno strato aggiuntivo di palladio come strato di resistenza per prevenire l'ossidazione e la diffusione del nichel allo strato di rame. ENIG è favorevole a un semplice meccanismo di processo e resistenza alle alte temperature, ma ENEPIG è caratterizzato da eccezionali cicli di rifusione multipli e affidabili capacità di incollaggio dei fili. Sia ENIG che ENEPIG sono costosi perché forniscono la massima saldabilità per il PCB. ENEPIG è incollabile e molto adatto per applicazioni ad alta frequenza con spaziature limitate. Inoltre, non presenta rischi di corrosione e black pad, e ha un'eccellente durata di conservazione e giunti di saldatura. La figura seguente mostra i diversi processi produttivi di ENIG ed ENEPIG.
Figura 5: Processi di fabbricazione di ENIG e ENEPIG
Argento da immersione (I-Ag)
I-Ag è un tipo di finitura superficiale relativamente stabile con una durata di conservazione moderata. Per i rivestimenti a passo fine e a pacchetto piatto, può essere un buon sostituto dell'ENIG. È senza piombo, conveniente e perfetto per applicazioni PCB ad alta velocità. Tuttavia, è sensibile ai contaminanti circostanti, che possono portare a problemi di appannamento. Ha anche il baffo d'argento e problemi di alto coefficiente di attrito.
Riferimento:
https://www.youtube.com/watch?v=bq5_74bEU7k&ab_channel=ICAPEGROUP
https://www.epectec.com/articles/pcb-surface-finish-advantages-and-disadvantages.html
https://www.pcbcart.com/article/content/surface-finish-intro-and-comparision.html