Yleiset pintakäsittelyt PCB sisältää tinaruiskutuksen, OSP:n, kultaupottamisen jne. “Pinta” viittaa tässä piirilevyn liitäntäpisteisiin, jotka tarjoavat sähköiset liitännät elektronisten komponenttien tai muiden järjestelmien ja piirilevyn piirin, kuten tyynyjen, välillä. Tai ota yhteyttä yhteyspisteeseen. Itse paljaan kuparin juotettavuus on erittäin hyvä, mutta se hapettuu helposti ilmalle altistuessaan ja se on helppo kontaminoitua. Tästä syystä piirilevy on pintakäsiteltävä.

1. Suihkepurkki (HASL)

Siellä missä rei’itetyt laitteet hallitsevat, aaltojuotto on paras juotostapa. Kuumailmajuotteen tasoitus (HASL, Hot-air solder leveling) pintakäsittelyteknologian käyttö riittää täyttämään aaltojuottamisen prosessivaatimukset. Tietysti tilanteissa, joissa vaaditaan suurta liitoslujuutta (etenkin kosketusliitännässä), käytetään usein nikkelin/kultan galvanointia. . HASL on pääasiallinen maailmanlaajuisesti käytetty pintakäsittelyteknologia, mutta elektroniikkateollisuudessa on kolme päätekijää, jotka saavat elektroniikkateollisuuden harkitsemaan vaihtoehtoisia tekniikoita HASL:lle: hinta, uudet prosessivaatimukset ja lyijyttömät vaatimukset.

Kustannusten näkökulmasta monet elektroniset komponentit, kuten matkaviestintä ja henkilökohtaiset tietokoneet, ovat tulossa suosittuja kulutustavaroita. Vain myymällä omakustannushintaan tai halvemmalla voimme olla voittamattomia kovassa kilpailuympäristössä. Sen jälkeen kun kokoonpanoteknologiaa on kehitetty SMT:hen, PCB-levyt vaativat silkkipainatuksen ja uudelleenvirtausjuottamisen prosessin aikana. SMA:n tapauksessa piirilevyjen pintakäsittelyprosessissa käytettiin alun perin vielä HASL-tekniikkaa, mutta SMT-laitteiden kutistuessa edelleen tyynyt ja stensiiliaukot ovat pienentyneet ja HASL-tekniikan haitat ovat vähitellen paljastuneet. HASL-tekniikalla käsitellyt tyynyt eivät ole tarpeeksi litteitä, eikä samantasoisuus voi täyttää hienojakoisten tyynyjen prosessivaatimuksia. Ympäristöhuolet keskittyvät yleensä lyijyn mahdollisiin ympäristövaikutuksiin.

2. Organic Solderability Protective Layer (OSP)

Orgaaninen juotettavuuden säilytysaine (OSP, Organic solderability preservative) on orgaaninen pinnoite, jota käytetään estämään kuparin hapettumista ennen juottamista, eli suojaamaan PCB-tyynyjen juotettavuutta vaurioilta.

Kun piirilevyn pinta on käsitelty OSP:llä, kuparin pinnalle muodostuu ohut orgaaninen yhdiste suojaamaan kuparia hapettumiselta. Benzotriazoles OSP:n paksuus on yleensä 100 A°, kun taas Imidazoles OSP:n paksuus on paksumpi, yleensä 400 A°. OSP-kalvo on läpinäkyvä, sen olemassaoloa ei ole helppo erottaa paljaalla silmällä ja sitä on vaikea havaita. Kokoamisprosessin (reflow-juottamisen) aikana OSP sulautuu helposti juotospastaan ​​tai happamaan Fluxiin ja samalla paljastuu aktiivinen kuparipinta ja lopuksi muodostuu metallien välisiä Sn/Cu-yhdisteitä komponenttien ja täplien väliin. Siksi OSP:llä on erittäin hyvät ominaisuudet, kun sitä käytetään hitsauspinnan käsittelyyn. OSP:llä ei ole lyijysaasteen ongelmaa, joten se on ympäristöystävällinen.

OSP:n rajoitukset:

①. Koska OSP on läpinäkyvä ja väritön, sitä on vaikea tarkastaa ja on vaikea erottaa, onko piirilevy päällystetty OSP:llä.

② OSP itsessään on eristetty, se ei johda sähköä. Bentsotriatsolien OSP on suhteellisen ohut, mikä ei välttämättä vaikuta sähkötestiin, mutta imidatsolien OSP:lle muodostunut suojakalvo on suhteellisen paksu, mikä vaikuttaa sähkötestiin. OSP:tä ei voida käyttää sähköisten kosketuspintojen, kuten näppäinten näppäimistöpintojen, käsittelyyn.

③ OSP:n hitsausprosessin aikana tarvitaan vahvempaa Fluxia, muuten suojakalvoa ei voida poistaa, mikä johtaa hitsausvirheisiin.

④ Säilytysprosessin aikana OSP:n pintaa ei saa altistaa happamille aineille, eikä lämpötila saa olla liian korkea, muuten OSP haihtuu.

3. Upotuskulta (ENIG)

ENIGin suojamekanismi:

Ni/Au pinnoitetaan kuparin pinnalle kemiallisella menetelmällä. Ni:n sisäkerroksen kerrostumispaksuus on yleensä 120 – 240 μin (noin 3 – 6 μm), ja Au:n ulkokerroksen kerrostumispaksuus on suhteellisen ohut, yleensä 2 – 4 μm. Ni muodostaa sulkukerroksen juotteen ja kuparin väliin. Juottamisen aikana ulkopuolinen Au sulaa nopeasti juotteeseen ja juote ja Ni muodostavat metallien välisen Ni/Sn-yhdisteen. Ulkopuolen kullan tarkoituksena on estää Ni:n hapettumista tai passivoitumista varastoinnin aikana, joten kullanpinnoituskerroksen tulee olla riittävän tiheä ja paksuuden ei tulisi olla liian ohut.

Upotuskulta: Tässä prosessissa tarkoituksena on kerrostaa ohut ja jatkuva kultainen suojakerros. Pääkullan paksuus ei saa olla liian paksu, muuten juotosliitokset muuttuvat erittäin hauraiksi, mikä vaikuttaa vakavasti hitsauksen luotettavuuteen. Kuten nikkelipinnoituksella, myös upotuskullalla on korkea käyttölämpötila ja pitkä käyttöikä. Upotusprosessin aikana tapahtuu siirtymäreaktio – nikkelin pinnalla kulta korvaa nikkelin, mutta kun siirtymä saavuttaa tietyn tason, siirtymäreaktio pysähtyy automaattisesti. Kultalla on korkea lujuus, kulutuskestävyys, korkean lämpötilan kestävyys, eikä sitä ole helppo hapettaa, joten se voi estää nikkelin hapettumista tai passivoitumista, ja se soveltuu käytettäväksi erittäin lujissa sovelluksissa.

ENIGin käsittelemä piirilevypinta on erittäin tasainen ja sillä on hyvä samantasoisuus, mikä on ainoa, jota käytetään painikkeen kosketuspintaan. Toiseksi, ENIG:llä on erinomainen juotettavuus, kulta sulaa nopeasti sulaan juotteeseen paljastaen siten tuoreen Ni:n.

ENIGin rajoitukset:

ENIGin prosessi on monimutkaisempi, ja jos haluat saavuttaa hyviä tuloksia, sinun on valvottava tarkasti prosessiparametreja. Ongelmallisinta on se, että ENIGillä käsitelty piirilevypinta altistuu mustille tyynyille ENIG:n tai juottamisen aikana, millä on katastrofaalinen vaikutus juotosliitosten luotettavuuteen. Mustan levyn generointimekanismi on hyvin monimutkainen. Sitä esiintyy Ni:n ja kullan rajapinnassa, ja se ilmenee suoraan Ni:n liiallisesta hapettumisesta. Liian paljon kultaa haurauttaa juotosliitokset ja vaikuttaa luotettavuuteen.

Jokaisella pintakäsittelyprosessilla on omat ainutlaatuiset piirteensä, ja myös käyttöalue on erilainen. Eri levyjen käyttökohteen mukaan vaaditaan erilaisia ​​pintakäsittelyvaatimuksia. Tuotantoprosessin rajoitusten alaisuudessa teemme joskus asiakkaille ehdotuksia levyjen ominaisuuksien perusteella. Pääsyynä on kohtuullinen pintakäsittely asiakkaan tuotesovelluksen ja yrityksen prosessikyvyn perusteella. s valinta.