Serviço de tratamento de superfícies de PCB
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Acabamentos superficiais de PCB

Diferentes tipos de tratamentos de superfície estão a ser utilizados para a protecção de circuitos

O tratamento de superfície PCB é um processo crucial no fabrico e montagem. É normalmente aplicado nas almofadas expostas e nos dedos dourados para os proteger do ambiente ao mesmo tempo que aumenta a soldabilidade e a resistência à corrosão. Este processo envolve o revestimento de uma camada de metal ou substâncias químicas na superfície do PCB para proteger as suas propriedades eléctricas e mecânicas. Além disso, os PCB sem um bom acabamento são susceptíveis à oxidação rápida, o que pode afectar o cobre e prejudicar o seu desempenho eléctrico.

Resumindo, ao seleccionar um Fabricante de PCBAOs fabricantes de electrónica devem assegurar-se de que oferecem o serviço de tratamento necessário. Além disso, ao receber a placa, deve-se verificar se o acabamento da superfície é impecável para prolongar a vida útil do PCB.

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Tipos de acabamentos de PCB

Embora a concepção do layout e as especificações de materiais dos substratos, laminados, pilhas e componentes sejam preocupações críticas para os engenheiros de PCB, eles não devem ignorar a importância do tratamento da superfície da placa de circuito impresso. De facto, o foco do engenheiro deve também incluir a selecção do acabamento de superfície adequado, uma vez que tem impacto no Montagem de PCB e a fiabilidade da placa, protegendo os vestígios de cobre e reforçando as ligações de solda. Infelizmente, os engenheiros confiam frequentemente na opção padrão fornecida pelo software de concepção sem se aperceberem do seu impacto. Assim, conhecendo as diferenças entre os diferentes tipos de acabamentos de superfície PCB é essencial para fazer a selecção certa para o seu projecto eléctrico. Seguem-se explicações para os diferentes tipos.

HASL

O processo de nivelamento por ar quente, abreviado como HASL, é utilizado para aplicar uma camada de solda de chumbo de estanho fundido sobre a superfície de uma placa de circuito impresso (PCB). Esta solda fundida é então achatada e alisada utilizando ar quente comprimido, produzindo uma camada fina de solda na superfície do PCB que a protege da oxidação e melhora a soldabilidade. O sucesso deste processo depende de vários factores, incluindo a temperatura de soldadura adequada, pressão da faca de ar, temperatura da faca de ar, velocidade de elevação, e tempo de soldadura DIP. Acabamentos HASL PCB estão disponíveis em duas variantes: tradicional e sem chumbo. Embora a HASL sem chumbo seja mais amiga do ambiente e esteja em conformidade com Regulamentos RoHSNo entanto, o processo de soldadura por refluxo, que requer temperaturas mais elevadas e pode resultar em dificuldades com componentes de passo fino, é mais difícil. Eis as suas características:

  • Eficaz em termos de custos: É uma tecnologia de acabamento de superfície relativamente madura que é amplamente reconhecida na indústria de fabrico de PCB devido à sua simplicidade e aplicabilidade.
  • Tempo de validade suficiente: Os PCB com um acabamento HASL têm um prazo de validade mais longo porque a máscara de solda protege o cobre exposto da oxidação.
  • Boa condutividade térmica e eléctrica: A fina camada de solda aplicada durante o processo proporciona uma boa condutividade térmica e eléctrica, tornando-a adequada para aplicações de alta potência.
  • Boa soldabilidade: Tem excelente soldabilidade e é adequada para a maioria componentes de furo passante e de baixa densidade componentes de montagem de superfície.
  • Certas limitações: Componentes de passo fino, ligação de fios, sensores capacitivos de toque, e painéis finos não são recomendados com HASL.

OSP

OSP, também conhecido como Conservante de Soldabilidade Orgânica, é um agente de tratamento de superfície comumente utilizado em fabrico de PCB. O processo envolve a pulverização de uma película protectora orgânica sobre a almofada de superfície de cobre para formar uma camada protectora que resiste à oxidação, humidade e calor, o que ajuda a prevenir danos nas superfícies de cobre em ambientes normais de operação. Esta camada protectora actua como uma barreira entre o ar e o cobre. O Processo de tratamento de superfície OSP consiste em várias etapas, incluindo o desengorduramento, micro-gorduramento, decapagem, limpeza com água pura, aplicação de um revestimento orgânico, e uma etapa final de limpeza. OSP está gradualmente a tornar-se mais popular e mostra uma tendência de substituição do HASL tradicional. As suas características são as seguintes:

  • Amigo do ambiente e compatível com RoHS e REEE.
  • Em comparação com o HASL, o OSP tem um prazo de validade mais longo porque não requer um acabamento de chumbo de estanho que oxida ao longo do tempo.
  • Embora o OSP possa fornecer alguma protecção para furos passantes, é menos eficaz do que outros processos de tratamento de superfície de PCB.
  • OSP é adequado para componentes de montagem de superfície de passo fino, mas pode não ser capaz de suportar temperaturas elevadas, tornando-o inadequado para componentes de precisão como ICs.
  • Sem desperdícios ou subprodutos, tornando-o um processo limpo e eficiente.
  • Embora possa ser retrabalhado, é um processo difícil que requer cuidado para não danificar os vestígios de cobre.
  • Embora a molhabilidade OSP possa ser ligeiramente inferior, pode ser melhorada através de um controlo rigoroso dos parâmetros do processo durante o processo de fabrico.

Prata de imersão

A prata é uma substância metálica adequada para utilização em PCB, e a prata de imersão refere-se à deposição de uma fina camada de prata sobre a superfície de cobre do PCB. Este processo químico assegura que os PCB revestidos de prata mantêm um perfeito desempenho eléctrico e soldabilidade, mesmo quando expostos a contaminação, humidade e altas temperaturas. O processo envolve uma reacção de deslocamento que deposita uma camada de prata pura sobre o cobre. Ocasionalmente, o processo pode envolver a combinação de prata com um revestimento de OSP para evitar que a prata reaja com sulfuretos ambientais.

  • Uniformidade e suavidade: O processo de prata de imersão resulta num acabamento uniforme e suave, o que é crítico para componentes de montagem de superfície de passo fino.
  • Excelente soldabilidade: A fina camada de prata pura na superfície de cobre proporciona uma excelente soldabilidade para juntas de solda boas e fiáveis.
  • Prazo de validade limitado: Os PCB com acabamento em prata de imersão têm um prazo de validade limitado devido à tendência da prata para migrar, resultando numa maior resistência superficial.
  • Protecção contra a oxidação: A camada de prata funciona como uma barreira para proteger o cobre contra a oxidação mesmo em ambientes com temperaturas e humidade elevadas.
  • Boa Condutividade: Tem alta condutividade, tornando-a uma escolha popular para aplicações de alta frequência que requerem sinais de alta velocidade e circuitos de rádio-frequência.
  • Limitações: Este acabamento não é recomendado para PCBs com furos passantes.

Lata de imersão

Todas as soldas são baseadas em estanho, pelo que os acabamentos de estanho por imersão são compatíveis com qualquer tipo de solda. O processo produz um composto intermetálico lata/cobre plano, que elimina a planicidade e as questões intermetálicas. Quando a camada de estanho é combinada com aditivos orgânicos, forma-se uma estrutura granular, que resolve os problemas causados pelos bigodes e migração do estanho, ao mesmo tempo que proporciona uma boa soldabilidade e estabilidade térmica.

  • Produção em massa: Adequado para utilização em aplicações de linhas de produção horizontais.
  • Facilidade de processamento: A lata de imersão é um método relativamente simples e fácil de processar em comparação com outros métodos de acabamento de superfície, e pode ser processada utilizando o método convencional Processos de fabrico de PCB.
  • Curta duração: Após utilização prolongada, a camada de estanho pode sofrer reacções de oxidação, resultando na formação de cristais de estanho.
  • Boa planura: A sua superior planeza torna-o amplamente utilizado no Montagem SMT de campo e melhora o desempenho da instalação de componentes.
  • Elevada sensibilidade: A superfície de estanho por imersão é susceptível de descoloração por impressão digital, pelo que as condições de armazenamento dos PCB devem ser mais rigorosas.

Ouro de imersão

Immersion Gold, também conhecido como ENIG, é a abreviatura de Electroless Nickel Immersion Gold. Trata-se de um processo de acabamento de superfície para PCB que envolve duas camadas de metal. O processo envolve a deposição de uma fina camada de níquel sobre a almofada de cobre da placa de circuito impresso, utilizando um processo de galvanização sem electrólito, seguido do método de reacção de substituição para revestir uma camada de átomos de ouro sobre a superfície de cobre. A camada interna de níquel tem normalmente uma espessura de 3 a 6 microns, enquanto a camada externa de ouro é depositada com uma espessura de 0,05 a 0,1 microns. A camada de níquel actua como uma barreira de isolamento entre o cobre e a solda, enquanto a camada de ouro protege o níquel da oxidação e proporciona uma planicidade óptima da superfície.

  • Extensibilidade: A ENIG tem aplicações extensivas em vários equipamentos electrónicos, como o sector aeroespacial, electrónica de consumo PCBequipamentos electrónicos militares e médicos, bem como equipamentos industriais e PCB médicos.
  • Complexidade de fabrico: O ENIG envolve um processo de fabrico complexo, pré-limpeza → deposição de cobre → deposição de níquel → deposição de ouro. O processo pode deparar-se com problemas de "black pad".
  • Relação custo-eficácia: É relativamente caro em comparação com outros acabamentos de superfície, mas oferece melhor resistência à corrosão, soldabilidade e planicidade.
  • Longevidade: Fornece uma camada protectora duradoura à superfície de cobre da placa de circuito impresso, que dura mais tempo, dependendo da qualidade do processo de revestimento, da espessura da camada e das condições de utilização e armazenamento da placa de circuito impresso.

ENEPIG

O ENEPIG, ou ouro de imersão em níquel electroless e paládio electroless, é uma superfície acabamento que difere da estrutura de duas camadas do ENIG por ter uma estrutura de três camadas. O processo envolve três etapas: em primeiro lugar, niquelagem electrolítica; em segundo lugar, revestimento de paládio electrolítico; e em terceiro lugar, revestimento de ouro por imersão. A camada de paládio actua como uma barreira para evitar a corrosão da camada de níquel durante o tratamento de superfície da almofada preta e do ENIG. O ENEPIG é normalmente utilizado em aplicações de elevada fiabilidade, como a electrónica aeroespacial e militar, devido às suas excelentes propriedades de resistência à corrosão e de ligação de fios. É também utilizado em componentes electrónicos para a indústria automóvel, onde é necessária uma fiabilidade a longo prazo.

  • Risco zero de corrosão: O ENEPIG possui uma camada de paládio super resistente à corrosão, garantindo uma elevada fiabilidade mesmo em ambientes agressivos.
  • Bom desempenho na ligação de fios: Proporciona um excelente desempenho de ligação de fios em comparação com o ENIG devido à superfície plana e lisa da camada de paládio.
  • Compatibilidade com vários substratos: Compatível com vários substratos, incluindo cobre, ouro e alumínio.
  • Espessura de revestimento uniforme: Proporciona uma espessura de revestimento uniforme, garantindo um revestimento consistente em toda a superfície do PCB.
  • Tecnologia imatura: Apesar do seu excelente desempenho, o ENEPIG é ainda um método emergente de tratamento de superfícies.

Resumo

  • Superfície acabamento é um processo crucial no fabrico que aumenta a durabilidade das placas fabricadas.
  • Para evitar a oxidação do cobre e melhorar a soldabilidade da placa.
  • São utilizados vários métodos na processo de acabamento de superfíciesincluindo HASL, prata de imersão, estanho de imersão, OSP, ENIG e ENEPIG.
  • A HASL consiste em revestir a superfície da placa de circuito impresso com solda de estanho-chumbo fundida e aplaná-la.
  • A prata de imersão reveste a camada de cobre do PCB com prata para melhorar as suas propriedades eléctricas.
  • O processo OSP pulveriza uma película protectora orgânica na superfície da almofada de cobre para oferecer protecção.
  • O estanho de imersão adiciona uma fina camada de estanho com aditivos orgânicos à superfície da camada de cobre.
  • O ENIG envolve a adição de uma fina camada de ouro sobre a imersão do níquel para o proteger da oxidação.
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