Wykańczanie powierzchni płytek drukowanych
Wykańczanie powierzchni to kluczowy interfejs między komponentami a gołą płytką PCB. Po pierwsze, może zapobiegać utlenianiu odsłoniętych śladów miedzi. Po drugie, tworzy powierzchnię do lutowania elementów do PCB. Oba zapewniają dobrą lutowność i właściwości elektryczne płytki drukowanej. Istnieją różne rodzaje wykończenia powierzchni, dlatego konieczne jest dobranie odpowiedniego do wymagań klienta. Wybierając rodzaj wykończenia powierzchni, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:: koszt, brak ołowiu, produktywność, rodzaj komponentów i materiał przyjazny dla środowiska.
Rysunek 1: Wykończenie powierzchni PCB
Bezprądowe zanurzenie niklu (ENIG)
ENIG, jako dwuwarstwowa metaliczna powłoka niklu i złota, jest obecnie najpopularniejszym rodzajem wykończenia powierzchni w branży. Warstwa niklu działa jak bariera pomiędzy powierzchnią miedzi a powierzchnią lutowania elementu. Warstwa złota służy do ochrony warstwy niklu podczas przechowywania, a także zapewnia dobrą lutowność. W porównaniu z innymi rodzajami wykańczania powierzchni, ENIG nadaje się do klejenia i platerowania otworów przelotowych (PTH), ma długi okres trwałości i zapewnia najbardziej płaską powierzchnię lutowniczą. Nie zawiera ołowiu, ale jest drogi ze względu na skomplikowany proces i brak możliwości ponownego przetworzenia.
Rysunek 2: Bezprądowe zanurzenie w niklu (ENIG)
Cyna zanurzeniowa (I-Tin)
Wykończenie powierzchni I-Tin polega na zanurzeniu płytki drukowanej w kilku kąpielach chemicznych, aby uzyskać najlepszą przyczepność cyny i idealną płaskość. Technologia ta jest bardzo obiecująca, ponieważ lut oparty jest na cynie, a warstwę cyny można dopasować do dowolnego rodzaju lutowia. I-Tin nie zawiera ołowiu, jest opłacalny, nadaje się do ponownej obróbki i nadaje się do produktów o drobnej podziałce. Jednakże, nie nadaje się do wielu procesów montażu i platerowania przez otwory (PTH), wymaga delikatnego obchodzenia się i może uszkodzić maskę lutowniczą. Mogą pojawić się wąsy cyny, prowadzące do zwarć.
Rysunek 3: Cyna zanurzeniowa (I-Tin)
Organiczny środek konserwujący lutowanie (OSP)
W przeciwieństwie do innych rodzajów wykańczania powierzchni, OSP działa jako bariera między obwodem miedzianym a powietrzem. Innymi słowy, OSP ma chemicznie utworzyć warstwę organiczną na czystej, gołej powierzchni miedzi przed lutowaniem. Nie zawiera ołowiu, tworzy powierzchnię współpłaszczyznową, a proces jest prosty i wymaga niewielkiej konserwacji sprzętu. Istnieją również pewne wady, takie jak krótki okres trwałości i możliwość odsłonięcia miedzi podczas końcowego montażu.
Bezołowiowe wyrównywanie gorącym powietrzem (HASL)
W tym rodzaju wykończenia powierzchni płytka PCB zostaje pokryta topnikiem i przechodzi przez kąpiel stopionego lutu cynowego, który jest usuwany przez noże na gorące powietrze. Istnieją dwa główne typy HASL, jeden to HASL ołowiowy, a drugi to HASL bezołowiowy. HASL był kiedyś faworyzowany przez przemysł, ale nie jest przyjazny dla środowiska. Zaletami HASL są niskie koszty i szeroka dostępność oraz doskonała trwałość. Nie można jednak zignorować jego wad. Chociaż bezołowiowa jest przyjazna dla środowiska, tworzy nierówną powierzchnię, co jest niedopuszczalne w przypadku elementów o drobnej podziałce. W procesie ołowiowego i bezołowiowego HASL, płytka PCB jest narażona na działanie wysokiej temperatury, co może powodować duże naprężenia termiczne na płycie. HASL nie nadaje się również do platerowanych otworów przelotowych (PTH).
Rysunek 4: Proces produkcyjny HASL
Twarde złocenie
Twarde złocenie, znane jako galwaniczne, jest jednym z drogich rodzajów wykańczania powierzchni. Ze względu na wysoki koszt, złożoność procesu i stosunkowo słabą lutowność, jest zwykle stosowany do obszarów o wysokim zużyciu, takich jak złącza krawędziowe, zamiast obszarów lutowniczych. W przeciwieństwie do ENIG grubość warstwy złota może się różnić w zależności od wymagań klienta. Inne zalety wykończenia powierzchni twardym złotem obejmują formowanie płaskiej powierzchni, doskonała trwałość i długi okres trwałości.
Bezprądowy niklowy bezprądowy palladowy złoty (ENEPIG)
ENEPIG, jako trójwarstwowa metaliczna powłoka z niklu, palladu i złota, jest stosunkowo nowym rodzajem wykończenia powierzchni. W przeciwieństwie do ENIG, posiada dodatkową warstwę palladu jako warstwę oporową zapobiegającą utlenianiu i dyfuzji niklu do warstwy miedzi. ENIG sprzyja prostemu mechanizmowi procesu i odporności na wysoką temperaturę, ale ENEPIG charakteryzuje się wyjątkowymi wielokrotnymi cyklami rozpływu i niezawodnymi możliwościami łączenia przewodów. Zarówno ENIG, jak i ENEPIG są kosztowne, ponieważ zapewniają najwyższą lutowalność PCB. ENEPIG nadaje się do klejenia i bardzo dobrze nadaje się do zastosowań o wysokiej częstotliwości z ograniczonymi odstępami. Co więcej, nie ma ryzyka korozji i czarnych padów, a także ma doskonałą trwałość i połączenia lutowane. Poniższy rysunek przedstawia różne procesy produkcyjne ENIG i ENEPIG.
Rysunek 5: Procesy produkcyjne ENIG i ENEPIG
Zanurzenie Srebro (I-Ag)
I-Ag to stosunkowo stabilny rodzaj wykończenia powierzchni o umiarkowanym okresie trwałości. W przypadku drobnoziarnistych i płaskich powłok opakowaniowych może być dobrym zamiennikiem ENIG. Nie zawiera ołowiu, jest ekonomiczny i idealny do szybkich aplikacji PCB. Jest jednak wrażliwy na otaczające zanieczyszczenia, co może prowadzić do problemów z matowieniem. Ma również problemy ze srebrnym wąsem i wysokim współczynnikiem tarcia.
Numer referencyjny:
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