Typy povrchových úprav desek plošných spojů: Komplexní průvodce

Povrchová úprava je velmi důležitým krokem při výrobě desek plošných spojů. Je to proto, že spolehlivost desek plošných spojů do značné míry závisí na ochranné vrstvě na povrchu kontaktní plošky. Pokud není provedena vhodná povrchová úprava, měděný povrch rychle oxiduje, což vede ke snížení pájitelnosti a vážně ovlivňuje výkon a životnost výrobku. Proto je velmi důležité znát příslušné znalosti o povrchové úpravě.

Existují různé metody povrchové úpravy, každá s vlastními charakteristikami. Některé jsou levné a pohodlné pro pájení, ale mají průměrnou trvanlivost; jiné, i když dražší, mohou zajistit dlouhodobou stabilitu. Proto je při výběru typu povrchové úpravy desky plošných spojů obvykle třeba zvážit několik aspektů, jako je cena, trvanlivost a kvalita pájení.

V tomto článku se dále ponoříme do několika nejběžnějších metod povrchové úpravy desek plošných spojů a analyzujeme jejich výhody a nevýhody. Důkladné pochopení těchto metod povrchové úpravy desek plošných spojů bude přínosné pro přijímání rozumnějších rozhodnutí o návrhu a výběru materiálu, a tím zvýší celkovou efektivitu výroby a konkurenceschopnost produktů. Nejprve začněme pochopením definice povrchové úpravy desek plošných spojů.

Proč je při výrobě desek plošných spojů potřebná povrchová úprava?

Povrchová úprava desek plošných spojů (PCB) označuje aplikaci ochranného povlaku na odkryté měděné plošky desky plošných spojů. Jeho funkcí je zabránit oxidaci mědi a udržovat dobrou pájitelnost. Během procesu montáže tak může poskytovat stabilní pájecí rozhraní pro součástky. V dnešní době byly vyvinuty různé typy procesů povrchové úpravy desek plošných spojů v závislosti na různých požadavcích na výrobky. Například, tBezolovnatý proces HASL široce používaný ve spotřebních výrobcích a vysoce výkonné procesy ENIG, ENEPIG nebo procesy tvrdého zlata používané ve špičkových aplikacích.

povrch dokončit Není to volitelný proces, ale nepostradatelný klíčový článek při výrobě desek plošných spojů. Jak již bylo zmíněno na začátku, holá měď na desce plošných spojů má sklon reagovat se vzduchem a rychle oxidovat. Po oxidaci se výrazně snižuje pájitelnost, což způsobuje špatné smáčení pájky a falešné pájení pájených spojů. Proto je nutné zvolit vhodnou povrchovou úpravu desek plošných spojů. aby se zajistila dobrá pájitelnost měděného povrchu po celou dobu skladování, montáže a celého životního cyklu produktu.

Stručně řečeno, nutnost povrchové úpravy desek plošných spojů spočívá především v následujících aspektech:

1. CoPovrchová úprava pepperu může účinně zabránit vniknutí vzduchu a vlhkosti na měděný povrch, čímž se zabrání ztrátě lesku a elektrických vlastností měděného povrchu.

2. Moderní montážní procesy, jako je SMT a BGA, kladou extrémně vysoké požadavky na konzistenci povrchu kontaktních plošek. Bez povrchu dokončitpájecí pasta nemůže plně namočit plošku, což může snadno způsobit zkraty, přerušení obvodu nebo chybné pájení.

3. Povrch desek plošných spojů s vysokou rovinností je obzvláště důležitý pro současné běžné vysoce husté pouzdra, jako jsou BGA/QFN.

4. povrch dokončit může prodloužit životnost desky a zajistit, aby si deska i po dlouhé době zachovala stabilní pájitelnost. Není tedy problém, pokud je deska plošných spojů před montáží skladována delší dobu.

5. povrch dokončiteMateriály jako ENEPIG nebo tvrdé zlato mohou poskytnout vynikající odolnost proti opotřebení a stabilní elektrický výkon., zajištění dlouhodobé spolehlivosti i po mnoha letech.

Z toho je zřejmé, že povrchová úprava má při výrobě desek plošných spojů velký význam.

Typy povrchových úprav DPS

Různý povrch plošných spojů dokončit Procesy se liší v závislosti na kategorii produktu, cenových požadavcích, standardech spolehlivosti a environmentálních předpisech. Některé z těchto procesů jsou v průmyslu běžné a široce se používají ve spotřební elektronice, průmyslovém řízení a oblastech s vysokou spolehlivostí. Dále si podrobněji popíšeme několik běžných typů povrchových úprav desek plošných spojů.

HASL (Horkovzdušná pájecí nivelace)

Horkovzdušné pájení (HASL) je jedním z nejklasičtějších a nejpoužívanějších způsobů čištění povrchu desek plošných spojů. dokončit procesy. Tento proces zahrnuje ponoření desky plošných spojů do roztavené pájky a následné odstranění přebytečné pájky horkovzdušným nožem, čímž se na povrchu pájecích plošek vytvoří ochranná vrstva. V závislosti na typu použité pájky lze HASL klasifikovat jako HASL s olovem a lEAD fbez HASL.

Během posledních několika desetiletí byla HASL s olovem celosvětově nejběžnějším procesem povrchové úpravy desek plošných spojů. Díky jednoduchému procesu, nízkým nákladům a dobré pájitelnosti se hojně používala. Později však kvůli přítomnosti olova v procesu nesplňovala environmentální normy RoHS a rovinnost povrchu pájecích plošek byla špatná, což ji činilo nevhodnou pro montáž s vysokou hustotou a její používání postupně klesalo.

Pro řešení problému ochrany životního prostředí se objevila bezolovnatá HASL. Tento proces využívá bezolovnatou cínovou slitinu místo pájky obsahující olovo a je široce používán ve spotřební elektronice, průmyslovém řízení a automobilových deskách plošných spojů. Nejenže si zachovává dobrou pájitelnost, ale také splňuje předpisy RoHS. Tento proces však vyžaduje vyšší teplotu zpracování a také způsobuje tepelné namáhání vícevrstvých desek. Navíc jeho rovinnost není tak pokročilá jako u procesů, jako je ENIG.

ENIG (Bezproudové niklové ponorné zlato)

ENIG je jedním z nejoblíbenějších povrchů pro desky plošných spojů. dokončit metody v současnosti. Jeho proces se skládá hlavně ze dvou kroků: fNejprve se na povrch mědi nanese vrstva niklu jako bariérová vrstva; tPoté se na vrstvu niklu nanese tenká vrstva zlata. Účelem vrstvy niklu je zabránit difuzi mědi do pájených spojů a vrstva zlata poskytuje ochranu a udržuje dobrou pájitelnost.

Největší výhodou tohoto procesu je jeho vynikající rovinnost povrchu, která je velmi vhodná pro jemné pouzdra, jako jsou BGA a QFN, a je široce používána ve vysoce spolehlivých produktech. Kromě toho má také vynikající odolnost proti oxidaci a dlouhou trvanlivost, což je velmi praktické pro výrobu desek plošných spojů (PCB) pro chytré telefony, notebooky, servery a vysoce spolehlivá průmyslová zařízení.

Nevýhodou je relativně vysoká cena. Navíc při nesprávném řízení procesu může dojít k defektu černé podložky*. Navzdory těmto rizikům zůstává ENIG preferovanou volbou pro povrch špičkových desek plošných spojů.

*Černá vrstva označuje tmavě černou korozní vrstvu, která se objevuje na povrchu niklu během procesu ENIG. Tato vrstva má bodově nebo páskově rozložení a je výsledkem špatné kontroly procesu chemického niklování (například nadměrný obsah fosforu nebo nadměrný korozní účinek). To bude...,

Brání normálnímu spojení pájky a niklu;

Výsledkem je snížení pevnosti pájeného spoje, což ho činí náchylným k praskání nebo špatnému pájení;

Czpůsobuje pájení selhat a deska být sešrotována iv závažných případech.

ENEPIG (Bezproudový nikl Bezproudové palladium imerzní zlato)

ENEPIG je v současnosti nejpokročilejší metoda povrchové úpravy desek plošných spojů. dokončitStaví na ENIG přidáním vrstvy palladium mezi niklem a zlatem. Přidaná vrstva palladia účinně zabraňuje korozi, eliminuje riziko vzniku černých skvrn a výrazně zlepšuje spojovací vlastnosti, což umožňuje kompatibilitu se zlatými i hliníkovými dráty pro pájení.

ENEPIG se může pochlubit extrémně vysokou spolehlivostí, vynikající pevností pájených spojů a vynikajícím výkonem při spojování vodičů. Stále častěji se používá v oblastech, jako je letecký průmysl, lékařské přístroje a vojenská elektronika, kde je spolehlivost nanejvýš důležitá. Tento proces je však nákladný, složitý a vyžaduje přísnou kontrolu kvality. Pokud váš produkt klade důraz na výkon a životnost, pak je ENEPIG tou nejlepší volbou.

OSP (Organický konzervační prostředek proti pájitelnosti)

OSP je dalším běžným povrchem dokončit proces. Tento proces zahrnuje pokrytí povrchu měděných plošek organickou ochrannou vrstvou, která zabraňuje oxidaci mědi, dokud pájení je hotovo. Na rozdíl od kovových povlaků je ochranná fólie v OSP průhledná a extrémně tenká.

Tento proces má výhody nízké ceny, hladkého povrchu a šetrnosti k životnímu prostředí. Může poskytnout extrémně hladký měděný povrch. dokončit, který je velmi vhodný pro montáž součástek s jemnou roztečí a plně splňuje normy RoHS. Běžně se používá v základních deskách počítačů, spotřební elektronice a produktech hromadného průmyslu.

Nevýhodou je krátká trvanlivost, citlivost na provozní prostředí a čistotu povrchu a pokles výkonu po opakovaném pájení reflow. To naznačuje, že OSP je vhodný pro jednorázovou montáž a spotřební výrobky s krátkou životností.

Ponorné stříbro (ImAg)

Stříbření ponorem zahrnuje nanášení tenké vrstvy stříbra přímo na měděný povrch. Tento proces má vynikající pájitelnost a rovinnost, stejně jako vynikající elektrickou vodivost, díky čemuž je velmi vhodný pro vysokofrekvenční obvody a komunikační produkty. Jeho cena je nižší než u ENIG, ale je náchylný k oxidaci a změně barvy a má omezenou trvanlivost.

Ponořovací cín (ImSn)

Ponoření tin je proces, při kterém se na měděný povrch chemicky nanáší vrstva cínu, čímž se vytvoří hladký a pájitelný povrch. Tento povrch desky plošných spojů dokončit Je bezolovnatý, splňuje požadavky RoHS a je vhodný pro pájení součástek s jemnou roztečí. Je však náchylný k tvorbě cínových whiskerů, které mohou způsobit zkraty, a má omezenou životnost.

Tvrdé zlato (Elektrolytický nikl-zlato / ENEG)

Tvrdý gstarý je také známý jako eelektrolytický nickel gstarý, zkráceně ENEG. Tento proces zahrnuje nejprve nanesení niklu na měděný povrch a poté elektrolytické nanesení zlata, čímž se vytvoří silný a otěruvzdorný povlak. Je to jeden z nejodolnějších povrchů desek plošných spojů. dokončitea běžně se používá v oblastech s vysokým opotřebením, jako jsou zlaté prsty a konektory. Ale jáJeho cena je extrémně vysoká a tvrdost je příliš velká, takže je nevhodný pro běžné pájené spoje. Často se používá v kombinaci s jinými povrchy desek plošných spojů. dokončit typy.

Porovnání Oblíbené typy povrchové úpravy desek plošných spojů

Nyní porovnáme několik běžných povrchů desek plošných spojů dokončit metody.

HASL vs. ENIG

ENIG vs. ENEPIG

Tvrdé zlato vs. imerzní zlato 

Mezi různými typy povrchových úprav desek plošných spojů neexistuje absolutně nejlepší nebo nejhorší. Při výběru musíme najít rovnováhu mezi cenou, rovinností, trvanlivostí a požadavky na použití. Takže, hdlužím cvypustit rroj stvůj obličej finish pro ynaše deska plošných spojůPři výběru se můžeme zaměřit na následující aspekty:

1. Požadavky na aplikační scénáře

Například pro spotřební elektroniku, která je citlivá na náklady, jsou obvykle nejvhodnější volbou bezolovnaté HASL nebo OSP, protože nabízejí příznivé ceny a dobrou spolehlivost. Pro obvody s vysokou hustotou nebo vysokou rychlostí s přísnými požadavky na rovinnost a integritu signálu je lepší volbou ENIG nebo imerzní stříbro.

2. Rozpočet nákladů

Například HASL s olovem má nejnižší náklady, ale již nesplňuje směrnici RoHS.

Bezolovnatý HASL dosahuje rovnováhy mezi cenou a shodou s předpisy.

ENEPIG a tvrdé zlato mají nejvyšší cenu, ale jsou vhodné pro špičkové produkty.

3. Požadavky na trvanlivost

Pro konektory, které se často zapojují a odpojují, zlaté prsty → zvolte tvrdé zlato (Hard Gold).

Pro běžné svařovací prostory → zvolte ENIG nebo bezolovnatý HASL.

4. Ochrana životního prostředí a dodržování předpisů

Pokud je nutné, aby proces splňoval požadavky na ochranu životního prostředí a předpisy, je nutné zajistit, aby vybraný povrch desky plošných spojů dokončit splňuje normy jako RoHS, REACH atd. HASL s olovem rozhodně nepřipadá v úvahu.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Každý proces má své výhody a omezení. Neexistuje žádný „optimální“ typ povrchové úpravy desek plošných spojů, který by byl vhodný pro všechny situace. Abychom mohli vybrat nejvhodnější metodu povrchové úpravy, musíme najít rovnováhu mezi cenou, rovinností, trvanlivostí a shodou s požadavky aplikace.

O PCBasicu

Čas jsou ve vašich projektech peníze – a PCBasic chápe PCBasic je Firma pro montáž desek plošných spojů který pokaždé přináší rychlé a bezchybné výsledky. Náš komplexní Montážní služby PCB zahrnují odbornou technickou podporu v každém kroku, což zajišťuje špičkovou kvalitu každé desky. Jako přední Výrobce sestav plošných spojů, Nabízíme komplexní řešení, které zefektivní váš dodavatelský řetězec. Spolupracujte s naší pokročilou Továrna na prototypy plošných spojů pro rychlé vyřízení a vynikající výsledky, na které se můžete spolehnout.