Tipi di finitura superficiale PCB

Questa guida copre tutti gli aspetti critici delle finiture superficiali dei PCB.

Quindi, prima di iniziare a fabbricare PCB, leggi questa guida.

Che cos'è una finitura superficiale PCB?

Una finitura superficiale PCB è un rivestimento applicato sui circuiti conduttivi su una superficie di un circuito stampato non popolata.

Scoprirai che la finitura superficiale del PCB può essere composta da diversi elementi applicati attraverso diversi processi.

La procedura di finitura superficiale del PCB è particolarmente utile per PCB con tracce di rame e in genere precede il processo di saldatura.

 Finitura superficiale PCB

Trovi l'applicazione di una finitura superficiale PCB importante per due ragioni principali.

Includono;

• L'uso di una finitura superficiale su una scheda a circuito stampato è utile per prevenire la corrosione del percorso della scheda conduttiva. La corrosione delle tracce di rame si verifica a causa del processo di ossidazione.
• Quando si applica una finitura superficiale PCB, si scopre che migliora la capacità superficiale della scheda quando i componenti sono saldati.

Esistono diverse opzioni di materiale da utilizzare quando si applica la finitura superficiale del PCB.

I materiali utilizzati hanno proprietà e capacità diverse.

Alcuni degli elementi materiali utilizzati nella finitura superficiale dei PCB includono oro, nichel, stagno, argento e piombo.

Questi materiali hanno anche procedure di applicazione diverse mentre forniscono diversi livelli di saldabilità.

Quali sono i fattori da considerare quando si sceglie una finitura superficiale per PCB?

La scelta della finitura superficiale da utilizzare su un circuito stampato dipende da diversi fattori.

Pertanto, puoi basare la tua scelta sulla finitura superficiale considerando ciascuno dei fattori seguenti.

• Il costo dell'applicazione di una particolare finitura superficiale in quanto alcune finiture sono più costose di altre.
• Di conseguenza, anche le dimensioni della scheda e il numero di schede prodotte influiranno sulla tua decisione.
• Anche la natura e le proprietà dei componenti da impiegare sulla scheda guideranno la tua decisione.
• Lo standard di durabilità previsto dalla finitura superficiale utilizzata.
• Le conseguenze per l'ambiente derivanti dall'utilizzo di una particolare finitura superficiale PCB.

Quali sono alcune delle finiture superficiali utilizzate sui PCB?

Ci sono molte opzioni tra cui scegliere quando si sceglie una finitura superficiale per il circuito stampato.

Alcune delle opzioni comuni includono:

• La Livellamento della saldatura ad aria calda (HASL) che può contenere piombo o elemento privo di piombo.
• Stagno ad immersione e argento ad immersione.
• Nichel chimico per immersione in oro (ENIG)

Come viene applicato il livellamento della saldatura ad aria calda?

HASL è una finitura superficiale composta da materiale di saldatura composto da elementi di piombo e stagno.

Trovi questa finitura superficiale come quella con i requisiti di costo più bassi.

Inoltre, la disponibilità di HASL rende popolare il suo utilizzo.

HASL Finitura superficiale

Nel livellamento della saldatura ad aria calda, il circuito stampato viene immerso nella saldatura liquefatta in modo tale che le tracce conduttive siano sommerse.

Un flusso di aria calda in una linea d'azione perpendicolare alla scheda viene quindi utilizzato per livellare la saldatura.

L'obiettivo è quello di distribuire uniformemente la saldatura su tutta la superficie della scheda con lo stesso spessore.

Quali sono i vantaggi dell'utilizzo di HASL come finitura superficiale per PCB?

Ci sono diversi vantaggi da accumulare utilizzando il livellamento della saldatura ad aria compressa come finitura sulla superficie del circuito stampato. Questi vantaggi includono:

• HASL è un'alternativa a basso costo per la finitura superficiale dei PCB.
• Scoprite anche che, a causa del suo basso costo, fa uso di grandi produzioni di PCB a prezzi accessibili.
• HASL fornisce una superficie di saldatura affidabile sia per i componenti con piombo che per i componenti attaccati alla superficie.
• L'uso di HASL ha superato la prova del tempo, rendendolo la finitura più implementata nel settore della fabbricazione di PCB.

In che modo viene utilizzato HASL Limited come finitura superficiale per PCB?

Sebbene il livellamento della saldatura ad aria calda sia apprezzato in molti modi, il suo utilizzo è limitato nei seguenti casi.

• HASL contiene elementi di piombo nella sua composizione. Il piombo è stato identificato come causa di danni sia personali che ambientali e il suo uso è stato scoraggiato.

Di conseguenza, il tipo di finitura superficiale HASL è considerato non conforme alle raccomandazioni RoHS.

• La procedura di livellamento utilizzata in HASL non crea una superficie completamente piana.

Pertanto, trovi una disparità di spessore sulla scheda, soprattutto in relazione alle dimensioni dei pad di saldatura.

Di conseguenza, il fissaggio di componenti di piccole dimensioni, con passo fine come i chip di piccolo profilo, è un problema.

• Inoltre, quando si collegano componenti con un passo sottile su questa finitura superficiale, c'è il pericolo di formazione di ponti.
• I circuiti stampati che utilizzano interconnessioni ad alta densità non sono ideali per questo tipo di finitura.

Trovi le loro elevate esigenze di connettività e la finitura meno impressionante di HASL incompatibili.

La finitura superficiale PCB con livello di saldatura ad aria calda può essere fornita senza piombo?

MENTRE trovi che la composizione HASL includa elementi di stagno e piombo, a volte il piombo viene sostituito con altri elementi rispettosi dell'ambiente.

La sostituzione del piombo è dovuta alla natura pericolosa dell'elemento per l'ambiente e come stipulazione dell'iniziativa RoHS.

Ne consegue che il piombo può essere sostituito da elementi come rame, nichel e germanio.

Lo stagno è trattenuto in questa composizione.

Inoltre, in questo tipo di saldatura può essere impiegata una miscela di più di tre elementi.

L'HASL senza piombo è conforme agli ideali dell'iniziativa RoHS.

Quali vantaggi derivano dall'utilizzo di HASL senza piombo come finitura superficiale per PCB?

Si scopre che l'utilizzo di una saldatura senza piombo nel livellamento ad aria calda consente di ottenere quanto segue:

• La risposta della superficie al processo di saldatura è eccezionale consentendo un'aderenza ottimale.
• Scoprirai anche che l'HASL senza piombo è molto conveniente rispetto ad altre tecniche utilizzate nella finitura superficiale dei PCB.
• Inoltre, puoi utilizzare facilmente ed economicamente HASL senza piombo su un gran numero di schede.
• La risposta di una finitura superficiale senza piombo alle variazioni di temperatura è notevole.

Ci sono degli svantaggi associati all'HASL senza piombo come finitura superficiale del PCB?

Si ci sono.

Trovi che l'HASL senza piombo sia limitato come finitura superficiale del PCB nei seguenti modi:

• Come HASL contenente piombo, la superficie ottenuta non è del tutto liscia. Trovi spessori variabili esibiti con diversi punti di saldatura.
• Inoltre, l'eliminazione del piombo comporta un aumento del fabbisogno di temperatura per la preparazione della saldatura. Trovi temperature di oltre 250 ^oC richiesto per elaborare HASL senza piombo.
• L'HASL senza piombo offre poco supporto per piccoli componenti montati in superficie. Alcuni di questi componenti includono quelli con passi fini per gli accessori come l'array della griglia della palla.
• Quando l'HASL senza piombo viene utilizzato per componenti con passi sottili come il profilo piccolo, tende a verificarsi un ponte. Il bridging crea percorsi indesiderati di flusso di carica elettrica sulla superficie della scheda.

Cosa sono i rivestimenti per immersione nella finitura superficiale del PCB?

I rivestimenti per immersione sono finiture superficiali impiegate sui circuiti stampati immergendoli negli stati fusi di particolari elementi.

La formazione del rivestimento dipende da un processo chimico che si verifica durante l'immersione.

In questo processo, gli ioni metallici dell'elemento fuso sono attaccati alla superficie del pannello.

Gli elementi comuni utilizzati nel processo di immersione includono argento, stagno e oro.

Trovi che i rivestimenti per immersione costino di più rispetto alle normali tecniche di finitura come HASL.

Perché i rivestimenti per immersione sono preferiti rispetto ad altre tecniche di finitura superficiale per PCB?

Sebbene le finiture superficiali ad immersione siano più costose di altre finiture superficiali PCB, trovano un uso popolare per una serie di motivi.

L'uso di rivestimenti ad immersione è influenzato dai seguenti motivi:

• Si ottiene un elevato livello di levigatezza utilizzando i rivestimenti ad immersione.
• Le finiture superficiali ad immersione sono adatte per piccoli componenti montati in superficie con profili fini come profili piccoli e matrici a griglia sferica.
• L'utilizzo di tecniche di immersione per l'applicazione di una finitura superficiale è conforme all'iniziativa RoHS. Trovi che i composti utilizzati nel processo di immersione non contengano piombo.
• La superficie risultante dai rivestimenti per immersione risponde favorevolmente al processo di saldatura anche se eseguito più volte.
• Una finitura risultante dalla tecnica ad immersione può tollerare sbalzi di temperatura di ampio intervallo senza deformarsi.
• È possibile applicare una nuova finitura superficiale su un rivestimento ad immersione nel tempo senza ostacolare la funzionalità della scheda.

Quali rivestimenti per immersione vengono utilizzati nella finitura superficiale dei PCB?

Esistono due rivestimenti a immersione comuni utilizzati per i circuiti stampati.

Trovi stagno per immersione e argento per immersione applicati come finiture superficiali dei circuiti stampati popolari.

· Stagno ad immersione

Lo stagno per immersione comporta la stratificazione chimica della traccia di rame su una superficie del PCB con ioni di stagno.

Il risultato è la formazione di un unico strato di stagno sul modello conduttivo.

Inoltre, la superficie consente anche l'uso di questa finitura superficiale per gli attacchi di piccole tavole.

Trovi che lo stagno fornisca il requisito di costo minimo quando implementato per la finitura della superficie di immersione.

Inoltre, mentre può supportare piccoli accessori per schede, risponde straordinariamente bene al processo di saldatura.

La finitura superficiale ottenuta attraverso lo stagno per immersione non è influenzata dalle variazioni di temperatura.

Tuttavia, il rivestimento in stagno per immersione è delicato al tatto e di conseguenza richiede l'uso di guanti protettivi.

Inoltre, la formazione di baffi è un problema quando si utilizza la finitura superficiale dello stagno per immersione.

Inoltre, le lattine reagiscono duramente alle applicazioni di maschere di saldatura che richiedono un'ampia diga.

Ne consegue che il suo utilizzo con mascherine rimovibili è altamente inefficace.

· Argento ad immersione

Nell'argento per immersione, un rivestimento d'argento viene depositato chimicamente sul modello di rame per formare uno strato uniforme.

Sebbene la compatibilità rame-argento sia migliore della compatibilità rame-stagno, l'argento si appanna all'esposizione all'aria.

L'imballaggio dei PCB con rivestimento in argento per immersione, quindi, deve essere ermetico.

Una volta imballato in modo sicuro, puoi impiegare fino a un anno prima di eseguire il processo di saldatura sul PCB.

In caso contrario, il processo di saldatura deve essere eseguito entro ventiquattro ore.

L'argento per immersione può essere placcato con uno strato d'oro per proteggerlo dall'appannamento.

Di conseguenza, il rivestimento può durare più a lungo rispetto a quando non è placcato.

Perché lo stagno a immersione non viene utilizzato come finitura superficiale per PCB per piccoli lotti di produzione?

Sebbene lo stagno a immersione sia comunemente utilizzato quando si lavora con grandi volumi di PCB, il suo utilizzo è limitato in piccoli numeri di schede.

Un fattore che contribuisce a questa limitazione è l'appannamento del rivestimento di stagno sulla traccia conduttiva di rame.

Di conseguenza, ciò influisce sulla saldabilità nel tempo.

Finitura superficiale verde su PCB

Pertanto, per attenuare l'impatto dell'appannamento sulla superficie del circuito stampato, il processo di saldatura deve seguire rapidamente.

Quando la saldatura viene eseguita senza indugio, è possibile ottenere connessioni di saldatura migliori.

Poiché grandi volumi di PCB vengono eseguiti su processi a fasi successive, il tempo impiegato tra i processi è ridotto.

Di conseguenza, al termine del processo di rivestimento, seguirà il processo di saldatura.

Le piccole produzioni vengono affrontate in modo diverso, poiché potrebbero essere bloccate per consentire il raggiungimento dei volumi per mitigare i costi.

Quali sono le caratteristiche dell'argento a immersione come finitura superficiale per PCB?

L'argento per immersione ha diverse caratteristiche che funzionano a suo favore ea sfavore.

Alcuni dei vantaggi attribuiti all'argento da immersione includono:

• Una finitura superficiale brillante, liscia e piatta.
• L'argento per immersione fornisce una superficie di fissaggio stabile per piccoli accessori per schede come chip di piccole dimensioni e array di griglie a sfera.
• È possibile lavorare più volte su una superficie conduttiva rivestita d'argento senza influire sulle funzioni della scheda.
• L'elevata capacità di trasferimento della carica elettrica dell'argento rende questo tipo di rivestimento particolarmente adatto per applicazioni con requisiti di alta velocità.

D'altra parte, i dubbi sull'argento per immersione come finitura superficiale del PCB includono:

• La sua facile irritabilità quando maneggiata richiede quindi attenzione per prevenire infrazioni superficiali come risultato.
• L'arredamento di PCB con argento per immersione come rivestimento superficiale richiede un imballaggio ermetico che si aggiunge al costo. Allo stesso modo, i costi aumentano quando uno strato d'oro viene depositato sopra lo strato d'argento per prevenire l'appannamento.
• Per eliminare i costi aggiuntivi causati dall'appannamento, il processo di saldatura deve essere eseguito non molto tempo dopo. Pertanto, c'è poco tempo su cui lavorare per controllare altri aspetti della scheda dopo il rivestimento e prima della saldatura.
• Si riscontrano problemi di compatibilità quando si utilizzano PCB con finitura superficiale a immersione con maschere rimovibili.

Che cos'è ENIG nella finitura superficiale del PCB?

ENIG è l'acronimo di Electroless Nickel Immersion Gold.

ENIG è una finitura superficiale composta da una combinazione nichel-oro ottenuta rispettivamente mediante placcatura chimica e immersione.

Trovi un ottimo risultato superficiale con questa finitura superficiale da attribuire all'alto costo sostenuto per la sua realizzazione.

Il processo ENIG consiste in due fasi, l'applicazione del nichel e l'immersione dell'oro.

L'oro viene applicato sul nichel per evitare che soccomba a una reazione con l'ossigeno atmosferico.

Prima di ciò, la superficie del rame viene catalizzata con palladio prima dell'applicazione del nichel.

Una soluzione opportunamente concentrata composta da ioni di nichel viene utilizzata per applicare elettroliticamente uno strato di nichel sul modello conduttivo.

Per garantire la formazione di uno strato uniforme, la temperatura della soluzione e la concentrazione di nichel sono controllate.

La posa di un manto dorato prevede l'utilizzo di una tecnica ad immersione.

In questo caso, il pannello rivestito di nichel viene immerso in una soluzione fortemente concentrata con ioni d'oro.

Si verifica un processo di riduzione in cui gli ioni d'oro nella soluzione vengono ridotti formando un deposito di metallo sulla superficie di nichel.

Il rivestimento in oro depositato sullo strato di nichel è realizzato con uno spessore che consente al nichel di mantenere la sua saldabilità.

Tuttavia, deve anche prevenire l'interazione con le molecole di ossigeno per prevenire l'ossidazione.

Di conseguenza, trovi la necessità di mantenere una stretta tolleranza.

Perché ENIG è preferito rispetto ad altre finiture per superfici PCB?

Sebbene l'esecuzione di una finitura superficiale PCB ENIG sia un processo costoso, i vantaggi derivati ​​dalla finitura giustificano il costo.

 ENIG finitura superficiale

Ritieni che la preferenza di ENIG ad altre finiture superficiali per PCB sia basata sui seguenti motivi:

• Il rivestimento ENIG è rigido e resiliente con capacità di durare a lungo. Di conseguenza, non è necessario rielaborare questa finitura.
• Il livello di levigatezza e uniformità raggiunto tramite ENIG è esemplare fornendo una buona superficie per il fissaggio di piccoli componenti.
• Con le finiture dei circuiti stampati ENIG, è possibile utilizzare collegamenti a filo senza interferire con la qualità.
• Trovi che la finitura ENIG abbia prestazioni antiossidanti e di saldabilità impressionanti rafforzate dal doppio uso di materiali in oro e nichel.
• Inoltre, puoi utilizzare efficacemente gli attacchi per schede con contatti regolabili su una superficie di schede con finitura ENIG.
• Gli elementi utilizzati nella finitura superficiale ENIG non presentano alcun danno noto all'ambiente, rendendo la finitura conforme alla normativa RoHS.

Che cos'è un pad nero sulla finitura superficiale del PCB?

Un tampone nero è una formazione indesiderata che a volte si manifesta quando ENIG viene utilizzato come finitura superficiale.

Un tampone nero risulta dalla fuoriuscita di sostanza a base di zolfo contenuta nella maschera di saldatura attraverso il rivestimento dorato.

Ne consegue che da questa infiltrazione deriva la formazione di uno strato di fosforo racchiuso tra gli strati di nichel e oro.

Si scopre che questa formazione non può trasferire la carica elettrica e può causare l'isolamento elettrico.

Inoltre, può provocare crepe sulla superficie interrompendo l'uniformità e successivamente la saldabilità.

Come si applica l'OSP come finitura superficiale per PCB?

OSP si riferisce al conservante organico saldabile.

Come suggerisce il nome, questo tipo di finitura è organico e a base d'acqua.

La finitura OSP aderisce bene alla superficie in rame offrendo un'efficace copertura dalla corrosione.

Inoltre, offre una buona superficie di saldatura.

Per avviare l'applicazione di OSP, la superficie di rame viene pulita per garantire che sia priva di contaminanti.

Gli agenti chimici vengono utilizzati nel processo di pulizia prima di essere risciacquati.

Puoi anche migliorare l'aspetto della superficie della tavola rimuovendo dossi e noduli.

Un altro processo di risciacquo segue la fase di miglioramento della superficie solo che questa volta viene utilizzata una soluzione acida.

Successivamente, il conservante organico per saldatura viene applicato mediante un meccanismo di trasporto assicurando che venga applicato uno strato sottile.

Il rivestimento risultante ha uno spessore nell'ordine dei nanometri.

Dopo la stratificazione, viene eseguita una procedura di risciacquo specializzata che deionizza il mantello.

Infine, la superficie viene asciugata pronta per la conservazione.

La conservazione di un circuito stampato con finitura OSP richiede condizioni di temperatura e umidità ideali.

Valori estremi di temperatura e umidità influiranno sulla superficie della tavola provocandone la rottura e l'ammollo.

Inoltre, le tavole con questo tipo di finitura devono essere tenute al riparo dalla luce solare diretta.

La finitura OSP supporta l'attacco di piccoli componenti?

Sì, lo fa.

È possibile utilizzare la finitura OSP quando si cerca di allegare un profilo piccolo Componenti PCB come le griglie a sfera.

Inoltre, la planarità raggiunta dalla finitura OSP è notevole.

Inoltre, la sua bagnabilità impressiona sulla capacità di eseguire la procedura di saldatura sul rivestimento.

Componenti PCB

Altri notevoli vantaggi derivanti dall'utilizzo di OSP includono il basso costo sostenuto per l'implementazione di questa finitura e la sua semplicità.

Inoltre, non rappresenta una minaccia ambientale grazie al suo contenuto di piombo zero.

Trovi anche questa finitura tollerante ai cicli termici entro determinati intervalli e può essere applicata più volte.

Quali sono alcune delle limitazioni dell'OSP come finitura superficiale per PCB?

L'uso della finitura OSP è in aumento grazie al suo basso costo e alle sue caratteristiche ecocompatibili.

Tuttavia, questa finitura superficiale del PCB presenta alcuni inconvenienti legati al suo utilizzo.

• Si scopre che poiché il processo di rivestimento OSP non viene eseguito chimicamente, determinare lo spessore dello strato è difficile.
• Inoltre, l'utilizzo del conservante organico per saldatura è difficile su circuiti stampati con fori passanti metallizzati.
• Confrontando la resistenza della finitura OSP con altre finiture superficiali, registra un punteggio inferiore. Lo trovi altamente reattivo al tatto che richiede un trattamento specializzato.
• La capacità della finitura OSP di resistere a ripetuti test di temperatura è bassa. Pertanto, la saldatura non può essere eseguita più volte.
• La finitura OSP ha una durata e una durata limitate che scoraggiano le produzioni e lo stoccaggio a lungo raggio.
• Scrutare una scheda con finitura OSP per i difetti è un processo faticoso.
• Quando si applica la pasta saldante su un PCB con finitura OSP, la correzione degli errori di applicazione può ostacolare la funzionalità della scheda.

Una finitura superficiale PCB può avere più strati?

Mentre molte finiture superficiali contengono un rivestimento singolo o doppio, la finitura ENEPIG implementa tre strati di materiale.

ENEPIG è l'acronimo di Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold che è una finitura ENIG con uno strato extra di palladio.

La finitura PCB non comporta alcun danno imminente per l'ambiente aderendo agli standard RoHS.

In una finitura ENEPIG, lo strato di palladio è fornito sopra il rivestimento di nichel.

Trovi che questo previene la corrosione della superficie del rame a causa di perdite che causano la formazione di cuscinetti neri.

Una mano d'oro viene quindi applicata sullo strato di palladio.

L'oro offre resistenza all'ossidazione preservando lo stato chimico degli elementi sottostanti.

L'uso del palladio nella finitura ENEPIG consente l'uso di un rivestimento in oro più sottile risparmiando sui costi.

Inoltre, trovi questa finitura altamente resiliente con una durata prolungata.

È inoltre possibile utilizzare ENEPIG in PCB HDI con requisiti di velocità elevati.

Altrettanto splendida della finitura ENEPIG è la sua planarità e saldabilità.

Puoi contattare Venture Electronics oggi per le migliori finiture superficiali dei PCB.