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 variações: tradicional e sem chumbo. Embora a HASL sem chumbo seja mais amiga do ambiente e conforme aos regulamentos RoHS, representa um desafio maior para o processo de soldadura por refluxo, que requer temperaturas mais elevadas e pode resultar em dificuldades com componentes de passo fino. Aqui estão 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.
- High sensitivity: The immersion tin surface is susceptible to fingerprint discoloration, so the storage conditions for PCBs must be more stringent.
Immersion Gold
Immersion Gold, also known as ENIG, is the abbreviation for Electroless Nickel Immersion Gold. It is a surface finish process for PCBs that involves two layers of metal. The process involves depositing a thin layer of nickel on the copper pad of the PCB using an electroless plating process, followed by the replacement reaction method to coat a layer of gold atoms on the copper surface. The nickel inner layer is typically 3 to 6 microns thick, while the gold outer layer is deposited at 0.05 to 0.1 microns. The nickel layer acts as an isolation barrier between copper and solder, while the gold layer protects the nickel from oxidation and provides optimal surface flatness.
- Extensibility: ENIG has extensive applications in various electronic equipment such as aerospace, consumer electronics, military and medical electronic equipment, and industrial and medical PCBs.
- Manufacturing complexity: ENIG involves a complex manufacturing process, pre-clean → copper deposition → nickel deposition → gold deposition. The process may encounter black pad problems.
- Cost-effectiveness: It is relatively expensive compared to other surface finish, but it offers better corrosion resistance, solderability, and flatness.
- Longevity: It provides a durable protective layer to the copper surface of the PCB, which lasts longer depending on the quality of the plating process, layer thickness, and usage and storage conditions of the PCB.
ENEPIG
ENEPIG, or electroless nickel electroless palladium immersion gold, is a surface finish process that differs from the two-layer structure of ENIG by having a three-layer structure. The process involves three steps: first, electroless nickel plating; second, electroless palladium plating; and third, immersion gold coating. The palladium layer acts as a barrier to prevent the nickel layer from corroding during the black pad and ENIG surface treatment. ENEPIG is commonly used in high-reliability applications, such as aerospace and military electronics, due to its excellent corrosion resistance and wire bonding properties. It is also utilized in electronic components for the automotive industry where long-term reliability is required.
- Zero Corrosion Risk: ENEPIG has a super corrosion-resistant palladium layer, ensuring high reliability even in harsh environments.
- Good Wire Bonding Performance: It provides excellent wire bonding performance compared to ENIG due to the flat and smooth surface of the palladium layer.
- Compatibility with Various Substrates: Compatible with various substrates, including copper, gold, and aluminum.
- Uniform Plating Thickness: It provides uniform plating thickness, ensuring a consistent coating across the entire surface of the PCB.
- Immature Technology: Despite its excellent performance, ENEPIG is still an emerging surface treatment method.
Resumo
- Surface finish is a crucial process in manufacturing that enhances the durability of manufactured boards.
- To prevent copper oxidation and improve board solderability.
- Several methods are used in the surface finish process, including HASL, Immersion Silver, Immersion Tin, OSP, ENIG, and ENEPIG.
- HASL involves coating the PCB surface with molten tin-lead solder and flattening it.
- Immersion Silver coats the PCB copper layer with silver to improve its electrical properties.
- OSP process sprays an organic protective film on the copper pad surface to offer protection.
- Immersion Tin adds a thin layer of tin with organic additives to the copper layer surface.
- ENIG involves adding a thin layer of gold on top of the nickel immersion to protect the nickel against oxidation.
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