PCB Oberflächenbehandlungsservice
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PCB Oberflächenbehandlungen

Für den Schutz von Stromkreisen werden verschiedene Arten von Oberflächenbehandlungen verwendet

Die Oberflächenbehandlung von Leiterplatten ist ein wichtiger Prozess bei der Herstellung und Montage. Sie wird in der Regel auf die freiliegenden Pads und Goldfinger aufgetragen, um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen und gleichzeitig die Lötbarkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Bei diesem Prozess wird eine Schicht aus Metall oder chemischen Substanzen auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgetragen, um ihre elektrischen und mechanischen Eigenschaften zu schützen. Außerdem sind Leiterplatten ohne eine gute Beschichtung anfällig für eine schnelle Oxidation, die das Kupfer angreifen und seine elektrische Leistung beeinträchtigen kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Auswahl eines PCBA-HerstellerDaher sollten Elektronikhersteller sicherstellen, dass sie den erforderlichen Behandlungsservice anbieten. Außerdem müssen Sie bei Erhalt der Platine sicherstellen, dass die Oberflächenbehandlung einwandfrei ist, um die Lebensdauer der Platine zu verlängern.

Arten von PCB-Beschichtungen

Während das Layoutdesign und die Materialspezifikationen von Substraten, Laminaten, Stapeln und Komponenten für Leiterplatteningenieure von entscheidender Bedeutung sind, sollten sie die Bedeutung der Oberflächenbehandlung der Leiterplatten nicht übersehen. Das Augenmerk des Ingenieurs sollte auch auf die Auswahl der geeigneten Oberflächenbehandlung gerichtet sein, da sie sich auf die PCB-Montage und die Zuverlässigkeit der Leiterplatte durch den Schutz von Kupferbahnen und die Verstärkung von Lötverbindungen. Leider verlassen sich Ingenieure oft auf die von der Design-Software angebotene Standardoption, ohne sich ihrer Auswirkungen bewusst zu sein. Daher ist es wichtig, die Unterschiede zwischen den Verschiedene Arten von PCB-Oberflächenbehandlungen ist wichtig, um die richtige Auswahl für Ihr elektrisches Projekt zu treffen. Im Folgenden finden Sie Erläuterungen zu den verschiedenen Typen.

HASL

Das Hot Air Solder Leveling-Verfahren, abgekürzt HASL, wird eingesetzt, um eine Schicht aus geschmolzenem Zinn-Blei-Lot auf die Oberfläche einer Leiterplatte (PCB) aufzutragen. Dieses geschmolzene Lot wird dann mit komprimierter Heißluft abgeflacht und geglättet, wodurch eine dünne Lotschicht auf der Oberfläche der Leiterplatte entsteht, die sie vor Oxidation schützt und die Lötbarkeit verbessert. Der Erfolg dieses Prozesses hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die richtige Löttemperatur, der Druck des Luftmessers, die Temperatur des Luftmessers, die Hubgeschwindigkeit und die DIP-Lötdauer. HASL-PCB-Beschichtungen sind in zwei Varianten erhältlich: traditionell und bleifrei. Obwohl bleifreies HASL umweltfreundlicher und konform mit den RoHS-VorschriftenSie stellt eine größere Herausforderung für den Reflow-Lötprozess dar, der höhere Temperaturen erfordert und zu Schwierigkeiten mit Fine-Pitch-Komponenten führen kann. Hier sind seine Eigenschaften:

  • Kostengünstig: Es handelt sich um eine relativ ausgereifte Technologie zur Oberflächenbehandlung, die aufgrund ihrer Einfachheit und Anwendbarkeit in der Leiterplattenindustrie weithin anerkannt ist.
  • Ausreichende Lagerfähigkeit: Leiterplatten mit einer HASL-Beschichtung sind länger haltbar, da die Lötmaske das freigelegte Kupfer vor Oxidation schützt.
  • Gute thermische und elektrische Leitfähigkeit: Die dünne Lotschicht, die während des Prozesses aufgetragen wird, sorgt für eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit, wodurch sie sich für Hochleistungsanwendungen eignet.
  • Gute Lötbarkeit: Es hat eine ausgezeichnete Lötbarkeit und ist für die meisten durchkontaktierte Komponenten und geringer Dichte oberflächenmontierbare Komponenten.
  • Bestimmte Einschränkungen: Fine-Pitch-Komponenten, Drahtbonding, kapazitive Touch-Sensor-Schalter und dünne Platten werden mit HASL nicht empfohlen.

OSP

OSP, auch bekannt als Organic Solderability Preservative, ist ein häufig verwendetes Oberflächenbehandlungsmittel in PCB-Herstellung. Bei diesem Verfahren wird ein organischer Schutzfilm auf die Kupferoberfläche aufgesprüht, um eine Schutzschicht zu bilden, die gegen Oxidation, Feuchtigkeit und Hitze resistent ist, was dazu beiträgt, Schäden an Kupferoberflächen in normalen Betriebsumgebungen zu verhindern. Diese Schutzschicht wirkt wie eine Barriere zwischen Luft und Kupfer. Die OSP Oberflächenbehandlungsverfahren besteht aus mehreren Schritten, darunter Entfetten, Mikroätzen, Beizen, Reinwasserreinigung, Auftragen einer organischen Beschichtung und einem abschließenden Reinigungsschritt. OSP wird allmählich immer beliebter und zeigt einen Trend, das traditionelle HASL zu ersetzen. Nachfolgend sind seine Eigenschaften aufgeführt:

  • Umweltfreundlich und RoHS- und WEEE-konform.
  • Im Vergleich zu HASL hat OSP eine längere Haltbarkeit, da es keine Zinn-Blei-Beschichtung benötigt, die mit der Zeit oxidiert.
  • OSP kann zwar einen gewissen Schutz für durchkontaktierte Löcher bieten, ist aber weniger effektiv als andere Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Leiterplatten.
  • OSP eignet sich für oberflächenmontierte Komponenten mit kleinem Raster, ist aber möglicherweise nicht in der Lage, hohen Temperaturen standzuhalten, so dass es für Präzisionskomponenten wie ICs nicht geeignet ist.
  • Keine Abfälle oder Nebenprodukte, daher ein sauberer und effizienter Prozess.
  • Es kann zwar nachgearbeitet werden, aber das ist ein schwieriger Prozess, der Vorsicht erfordert, um die Kupferbahnen nicht zu beschädigen.
  • Obwohl die Benetzbarkeit von OSP etwas schlechter sein kann, kann sie durch eine strenge Kontrolle der Prozessparameter während des Herstellungsprozesses verbessert werden.

Immersion Silber

Silber ist eine geeignete metallische Substanz für die Verwendung in Leiterplatten. Unter Chemisch Silber versteht man die Abscheidung einer dünnen Silberschicht auf der Kupferoberfläche der Leiterplatte. Dieser chemische Prozess sorgt dafür, dass silberbeschichtete Leiterplatten auch bei Verschmutzung, Feuchtigkeit und hohen Temperaturen eine perfekte elektrische Leistung und Lötbarkeit behalten. Der Prozess beinhaltet eine Verdrängungsreaktion, bei der eine Schicht aus reinem Silber auf Kupfer abgeschieden wird. Gelegentlich wird bei dem Verfahren Silber mit einer OSP-Beschichtung kombiniert, um zu verhindern, dass das Silber mit Sulfiden aus der Umgebung reagiert.

  • Gleichmäßigkeit und Glattheit: Das Chemisch-Silber-Verfahren führt zu einer gleichmäßigen und glatten Oberfläche, was für oberflächenmontierte Komponenten mit geringem Abstand entscheidend ist.
  • Ausgezeichnete Lötbarkeit: Die dünne Schicht aus reinem Silber auf der Kupferoberfläche sorgt für eine hervorragende Lötbarkeit für gute und zuverlässige Lötverbindungen.
  • Begrenzte Lagerfähigkeit: Leiterplatten mit einer Chemisch-Silber-Beschichtung haben eine begrenzte Haltbarkeit, da das Silber dazu neigt, zu migrieren, was zu einem erhöhten Oberflächenwiderstand führt.
  • Schutz vor Oxidation: Die Silberschicht wirkt wie eine Barriere, die das Kupfer auch bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit vor Oxidation schützt.
  • Gute Leitfähigkeit: Es hat eine hohe Leitfähigkeit, was es zu einer beliebten Wahl für Hochfrequenzanwendungen macht, die Hochgeschwindigkeitssignale und Hochfrequenzschaltungen erfordern.
  • Beschränkungen: Dieses Finish wird nicht für Leiterplatten mit durchkontaktierten Löchern empfohlen.

Dose zum Eintauchen

Alle Lote basieren auf Zinn, so dass chemisch verzinnte Oberflächen mit jeder Art von Lot kompatibel sind. Das Verfahren erzeugt eine flache intermetallische Zinn-Kupfer-Verbindung, die Probleme mit Flachheit und Intermetallizität beseitigt. Wenn die Zinnschicht mit organischen Additiven kombiniert wird, bildet sich eine körnige Struktur, die die durch Whisker und Zinnmigration verursachten Probleme löst und gleichzeitig eine gute Lötbarkeit und thermische Stabilität bietet.

  • Massenproduktion: Geeignet für den Einsatz in horizontalen Produktionslinien.
  • Leichte Verarbeitung: Chemisch Zinn ist eine relativ einfache und leicht zu verarbeitende Methode im Vergleich zu anderen Methoden der Oberflächenveredelung und kann mit herkömmlichen PCB-Herstellungsprozesse.
  • Kurze Lebensdauer: Nach längerem Gebrauch kann die Zinnschicht Oxidationsreaktionen unterliegen, die zur Bildung von Zinnkristallen führen.
  • Gute Ebenheit: Aufgrund seiner überragenden Ebenheit wird er häufig in der SMT-Bestückung Feld und verbessert die Leistung der Komponenteninstallation.
  • Hohe Empfindlichkeit: Die Oberfläche des Chemisch Zinns ist anfällig für Verfärbungen durch Fingerabdrücke, daher müssen die Lagerbedingungen für Leiterplatten strenger sein.

Immersion Gold

Immersion Gold, auch ENIG genannt, ist die Abkürzung für Chemisch Nickel Immersion Gold. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur Oberflächenveredelung von Leiterplatten, das zwei Metallschichten umfasst. Bei diesem Verfahren wird eine dünne Nickelschicht mit Hilfe eines stromlosen Beschichtungsverfahrens auf das Kupferpad der Leiterplatte aufgebracht, gefolgt von der Ersatzreaktionsmethode, um eine Schicht aus Goldatomen auf die Kupferoberfläche aufzubringen. Die innere Nickelschicht ist in der Regel 3 bis 6 Mikrometer dick, während die äußere Goldschicht mit 0,05 bis 0,1 Mikrometer aufgebracht wird. Die Nickelschicht dient als Isolationsbarriere zwischen Kupfer und Lot, während die Goldschicht das Nickel vor Oxidation schützt und für eine optimale Oberflächenebenheit sorgt.

  • Erweiterbarkeit: ENIG hat umfangreiche Anwendungen in verschiedenen elektronischen Geräten, z.B. in der Luft- und Raumfahrt, Unterhaltungselektronik-Leiterplattemilitärische und medizinische elektronische Geräte sowie industrielle und medizinische Leiterplatten.
  • Komplexe Herstellung: ENIG erfordert einen komplexen Herstellungsprozess: Vorreinigung → Kupferabscheidung → Nickelabscheidung → Goldabscheidung. Bei diesem Prozess können Probleme mit schwarzen Pads auftreten.
  • Kosteneffizienz: Es ist relativ teuer im Vergleich zu anderen Oberflächenbehandlungen, aber es bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit, Lötbarkeit und Ebenheit.
  • Langlebigkeit: Sie bildet eine dauerhafte Schutzschicht auf der Kupferoberfläche der Leiterplatte, deren Lebensdauer von der Qualität des Beschichtungsprozesses, der Schichtdicke und den Nutzungs- und Lagerbedingungen der Leiterplatte abhängt.

ENEPIG

ENEPIG, oder Chemisch Nickel Chemisch Palladium Immersionsgold, ist ein Oberflächen beenden Prozess, der sich von der zweischichtigen Struktur von ENIG durch eine dreischichtige Struktur unterscheidet. Das Verfahren umfasst drei Schritte: erstens die stromlose Vernickelung, zweitens die stromlose Palladiumbeschichtung und drittens die Immersionsvergoldung. Die Palladiumschicht dient als Barriere, um zu verhindern, dass die Nickelschicht während des Black Pads und der ENIG-Oberflächenbehandlung korrodiert. ENEPIG wird aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und Drahtbindungseigenschaften häufig in hochzuverlässigen Anwendungen wie der Luft- und Raumfahrt und der Militärelektronik eingesetzt. Es wird auch in elektronischen Komponenten für die Automobilindustrie verwendet, wo eine langfristige Zuverlässigkeit erforderlich ist.

  • Kein Korrosionsrisiko: ENEPIG verfügt über eine extrem korrosionsbeständige Palladiumschicht, die selbst in rauen Umgebungen eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet.
  • Gute Drahtbindungsleistung: Aufgrund der flachen und glatten Oberfläche der Palladiumschicht bietet es im Vergleich zu ENIG eine hervorragende Drahtbindungsleistung.
  • Kompatibilität mit verschiedenen Substraten: Kompatibel mit verschiedenen Substraten, einschließlich Kupfer, Gold und Aluminium.
  • Gleichmäßige Beschichtungsdicke: Es sorgt für eine gleichmäßige Beschichtungsdicke, die eine konsistente Beschichtung auf der gesamten Oberfläche der Leiterplatte gewährleistet.
  • Unausgereifte Technologie: Trotz seiner ausgezeichneten Leistung ist ENEPIG eine noch junge Methode der Oberflächenbehandlung.

Zusammenfassung

  • Oberfläche beenden ist ein entscheidender Prozess bei der Herstellung, der die Haltbarkeit der hergestellten Platten erhöht.
  • Zur Vermeidung von Kupferoxidation und zur Verbesserung der Lötbarkeit der Platine.
  • Mehrere Methoden werden in der Verfahren zur Oberflächenbehandlung, einschließlich HASL, Chemisch Silber, Chemisch Zinn, OSP, ENIG und ENEPIG.
  • Beim HASL-Verfahren wird die Leiterplattenoberfläche mit geschmolzenem Bleizinn beschichtet und geglättet.
  • Immersion Silver beschichtet die Kupferschicht der Leiterplatte mit Silber, um ihre elektrischen Eigenschaften zu verbessern.
  • Das OSP-Verfahren sprüht zum Schutz einen organischen Schutzfilm auf die Oberfläche des Kupferpads.
  • Bei der Tauchverzinnung wird eine dünne Zinnschicht mit organischen Zusätzen auf die Oberfläche der Kupferschicht aufgebracht.
  • Bei ENIG wird eine dünne Goldschicht auf die Nickelschicht aufgetragen, um das Nickel vor Oxidation zu schützen.
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