Типы обработки поверхности печатных плат

Это руководство охватывает все критические аспекты обработки поверхности печатных плат.

Итак, прежде чем приступить к изготовлению печатных плат, прочтите это руководство.

Что такое отделка поверхности печатной платы?

Отделка поверхности печатной платы — это покрытие, наносимое на проводящие схемы на незаселенной поверхности печатной платы.

Вы обнаружите, что отделка поверхности печатной платы может состоять из нескольких элементов, нанесенных с помощью различных процессов.

Процедура финишной обработки поверхности печатных плат особенно полезна для печатных плат с медными дорожками и обычно предшествует процессу пайки.

 Обработка поверхности печатной платы

Вы считаете, что обработка поверхности печатных плат важна по двум основным причинам.

Они включают в себя;

• Использование покрытия поверхности печатной платы полезно для предотвращения коррозии токопроводящего пути платы. Коррозия медных следов происходит из-за процесса окисления.
• Когда вы наносите покрытие на поверхность печатной платы, вы обнаружите, что оно улучшает свойства поверхности платы при пайке компонентов.

Существует несколько вариантов материалов для покрытия поверхности печатных плат.

Используемые материалы имеют разные свойства и возможности.

Некоторые элементы материала, используемые для обработки поверхности печатных плат, включают золото, никель, олово, серебро и свинец.

Эти материалы также имеют разные процедуры нанесения, поскольку они обеспечивают разные уровни паяемости.

Какие факторы следует учитывать при выборе отделки поверхности печатной платы?

Выбор покрытия поверхности печатной платы зависит от нескольких факторов.

Таким образом, вы можете основывать свой выбор на отделке поверхности, учитывая каждый из приведенных ниже факторов.

• Стоимость нанесения определенной отделки поверхности, поскольку некоторые отделки дороже, чем другие.
• Следовательно, размер платы и количество произведенных плат также повлияют на ваше решение.
• Природа и свойства компонентов, которые будут использоваться на плате, также будут определять ваше решение.
• Ожидаемый стандарт долговечности от используемой отделки поверхности.
• Последствия для окружающей среды в результате использования определенного покрытия поверхности печатной платы.

Какие покрытия поверхности используются на печатных платах?

При выборе покрытия поверхности для печатной платы существует множество вариантов.

Некоторые из распространенных вариантов включают в себя:

• Эпоха Выравнивание припоя горячим воздухом (HASL) которые могут содержать свинец или не содержать его.
• Иммерсионное олово и иммерсионное серебро.
• Иммерсионное золото с никелевым покрытием (ЭНИГ)

Как применяется выравнивание горячим воздухом?

HASL — это поверхностное покрытие, состоящее из припоя, состоящего из свинцовых и оловянных элементов.

Вы считаете, что эта отделка поверхности требует наименьших затрат.

Кроме того, доступность HASL делает его использование популярным.

HASL Обработка поверхности

При выравнивании горячим воздухом печатная плата покрывается жидким припоем так, что токопроводящие дорожки погружены в воду.

Поток горячего воздуха по линии действия, перпендикулярной плате, затем используется для выравнивания припоя.

Цель состоит в том, чтобы равномерно распределить припой по поверхности платы одинаковой толщины.

Каковы преимущества использования HASL в качестве покрытия поверхности печатных плат?

Есть несколько преимуществ, которые можно получить, используя выравнивание припоем методом воздушной пайки в качестве отделки поверхности вашей печатной платы. Эти преимущества включают в себя:

• HASL — это недорогая альтернатива для обработки поверхности печатных плат.
• Вы также обнаружите, что в результате его низкой стоимости использование больших объемов производства печатных плат становится доступным.
• HASL обеспечивает надежную поверхность пайки как для компонентов с выводами, так и для компонентов, прикрепленных к поверхности.
• Использование HASL выдержало испытание временем, что делает его наиболее часто используемым покрытием в индустрии изготовления печатных плат.

Как можно использовать HASL Limited в качестве финишного покрытия для печатных плат?

Хотя выравнивание припоем горячим воздухом ценится во многих отношениях, его использование ограничено в следующих случаях.

• HASL содержит в своем составе элементы свинца. Было установлено, что свинец наносит вред как человеку, так и окружающей среде, и его использование не рекомендуется.

Следовательно, считается, что тип отделки поверхности HASL не соответствует рекомендациям RoHS.

• Процедура выравнивания, используемая в HASL, не создает полностью ровную поверхность.

Таким образом, вы обнаружите несоответствие толщины на плате, особенно в отношении размеров контактных площадок.

Соответственно, присоединение компонентов небольших размеров с мелким шагом, таких как стружки с маленьким контуром, представляет собой проблему.

• Кроме того, при креплении компонентов с мелким шагом поверх этой поверхности существует опасность образования перемычек.
• Печатные платы, в которых используются межсоединения высокой плотности, идеально не подходят для этого типа отделки.

Вы обнаружите, что их высокие требования к подключению и менее впечатляющая отделка HASL несовместимы.

Может ли поверхность печатной платы для пайки горячим воздухом быть обеспечена без свинца?

В то время как в состав HASL входят элементы олова и свинца, свинец иногда заменяют другими экологически безопасными элементами.

Замена свинца обусловлена ​​опасным характером элемента для окружающей среды и является условием инициативы RoHS.

Отсюда следует, что свинец может быть заменен такими элементами, как медь, никель и германий.

В этом составе сохраняется олово.

Кроме того, в этом типе припоя может использоваться смесь из более чем трех элементов.

HASL без свинца соответствует идеалам инициативы RoHS.

Какие преимущества дает использование бессвинцового HASL в качестве покрытия поверхности печатных плат?

Вы обнаружите, что использование бессвинцового припоя при выравнивании горячим воздухом позволяет добиться следующих результатов:

• Реакция поверхности на процесс пайки исключительна, что обеспечивает оптимальное сцепление.
• Вы также обнаружите, что бессвинцовая HASL намного дешевле по сравнению с другими методами, используемыми для обработки поверхности печатных плат.
• Кроме того, вы можете легко и дешево использовать бессвинцовый HASL для большого количества плат.
• Реакция бессвинцовой отделки поверхности на изменения температуры замечательна.

Есть ли недостатки, связанные с бессвинцовым покрытием HASL в качестве покрытия поверхности печатных плат?

Да это так.

Вы обнаружите, что бессвинцовый HASL ограничен в качестве покрытия поверхности печатных плат следующими способами:

• Подобно HASL, содержащему свинец, полученная поверхность не совсем гладкая. Вы найдете различную толщину с разными припоями.
• Кроме того, устранение свинца приводит к повышенным требованиям к температуре для приготовления припоя. Вы находите температуру более 250 ^oC требуется для обработки бессвинцового HASL.
• Бессвинцовый HASL предлагает небольшую поддержку для небольших компонентов поверхностного монтажа. Некоторые из этих компонентов включают компоненты с мелкими шагами для насадок, таких как решетка с шариками.
• Когда бессвинцовый HASL используется для компонентов с мелким шагом, например, с малым контуром, может возникнуть перемычка. Перемычки создают нежелательные пути прохождения электрического заряда по поверхности платы.

Что такое иммерсионные покрытия в отделке поверхности печатных плат?

Иммерсионные покрытия — это отделка поверхности печатных плат путем их погружения в расплавленное состояние определенных элементов.

Формирование покрытия зависит от химического процесса, который происходит во время погружения.

В этом процессе ионы металла расплавленного элемента прикрепляются к поверхности платы.

Общие элементы, используемые в процессе погружения, включают серебро, олово и золото.

Вы обнаружите, что иммерсионные покрытия стоят дороже, чем обычные методы отделки, такие как HASL.

Почему иммерсионные покрытия предпочтительнее других методов отделки поверхности печатных плат?

Хотя обработка поверхности методом погружения дороже, чем обработка поверхности других печатных плат, она находит широкое применение по целому ряду причин.

На использование иммерсионных покрытий влияют следующие причины:

• Вы достигаете высокого уровня гладкости при использовании иммерсионных покрытий.
• Иммерсионная отделка поверхности подходит для небольших компонентов поверхностного монтажа с тонкими профилями, такими как небольшие контуры и массивы шариковых решеток.
• Использование методов погружения для нанесения покрытия на поверхность соответствует инициативе RoHS. Вы обнаружите, что соединения, используемые в процессе погружения, не содержат свинец.
• Поверхность, полученная с помощью иммерсионных покрытий, хорошо реагирует на процесс пайки, даже если он выполняется несколько раз.
• Отделка, полученная методом погружения, может выдерживать колебания температуры в широком диапазоне, не деформируясь.
• Вы можете со временем наносить новую отделку поверхности поверх иммерсионного покрытия, не нарушая функциональности платы.

Какие иммерсионные покрытия используются для обработки поверхности печатных плат?

Для печатных плат используются два распространенных иммерсионных покрытия.

Вы найдете иммерсионное олово и иммерсионное серебро, применяемые в качестве популярных покрытий поверхности печатной платы.

· Иммерсионная банка

Иммерсионное олово влечет за собой химическое наслоение медной дорожки на поверхность печатной платы ионами олова.

В результате на токопроводящем рисунке образуется один слой олова.

Кроме того, поверхность даже позволяет использовать эту отделку поверхности для небольших креплений досок.

Вы обнаружите, что олово обеспечивает наименьшие затраты при использовании для отделки поверхности погружением.

Кроме того, несмотря на то, что он может поддерживать небольшие крепления к плате, он очень хорошо реагирует на процесс пайки.

Чистота поверхности, полученная с помощью иммерсионного олова, не зависит от колебаний температуры.

Однако вы обнаружите, что иммерсионное оловянное покрытие чувствительно на ощупь и, следовательно, требует использования защитных перчаток.

Кроме того, образование усов является проблемой при использовании покрытия поверхности иммерсионным оловом.

Более того, олова жестко реагируют на приложения с паяльной маской, требующие широкой перемычки.

Отсюда следует, что его использование со съемными масками крайне неэффективно.

· Иммерсионное серебро

В иммерсионном серебре покрытие из серебра химически осаждается поверх медного узора, образуя однородный слой.

Хотя совместимость меди и серебра лучше, чем совместимость меди и олова, серебро тускнеет на воздухе.

Поэтому упаковка печатных плат с покрытием из иммерсионного серебра должна быть герметичной.

При надежной упаковке у вас может пройти до года, прежде чем приступить к процессу пайки на печатной плате.

В противном случае процесс пайки должен быть осуществлен в течение двадцати четырех часов.

Иммерсионное серебро может быть покрыто слоем золота для защиты от потускнения.

Соответственно, покрытие может держаться дольше, чем без покрытия.

Почему иммерсионное олово не используется в качестве покрытия поверхности печатных плат для небольших производственных партий?

Хотя иммерсионное олово обычно используется при работе с большими объемами печатных плат, его использование ограничено для небольших плат.

Фактором, способствующим этому ограничению, является потускнение оловянного покрытия на проводящей медной дорожке.

Следовательно, это влияет на паяемость с течением времени.

Зеленая поверхность на печатной плате

Следовательно, чтобы смягчить воздействие потускнения на поверхность печатной платы, процесс пайки должен выполняться быстро.

Когда пайка выполняется без промедления, вы можете добиться более качественных соединений припоя.

Поскольку большие объемы ПХД выполняются в последовательных ступенчатых процессах, время между процессами сокращается.

В результате, когда процесс нанесения покрытия будет завершен, последует процесс пайки.

К небольшим производствам подходят по-другому, поскольку они могут быть остановлены, чтобы обеспечить достижение объема для снижения затрат.

Каковы характеристики иммерсионного серебра в качестве покрытия поверхности печатных плат?

Иммерсионное серебро имеет несколько особенностей, которые работают как в его пользу, так и во вред.

Некоторые из плюсов, приписываемых иммерсионному серебру, включают:

• Блестящая поверхность, гладкая и ровная.
• Иммерсионное серебро обеспечивает стабильную поверхность крепления для небольших приспособлений для досок, таких как небольшие контурные чипы и массивы шариковых решеток.
• Вы можете работать с проводящей поверхностью с серебряным покрытием несколько раз, не влияя на функции платы.
• Благодаря высокой способности переноса электрического заряда серебра этот тип покрытия хорошо подходит для приложений с высокими требованиями к скорости.

С другой стороны, опасения по поводу использования иммерсионного серебра в качестве покрытия поверхности печатных плат включают:

• Его легкая раздражительность при обращении с ним требует осторожности, чтобы предотвратить поверхностные нарушения в результате.
• Покрытие печатных плат иммерсионным серебром в качестве поверхностного покрытия требует воздухонепроницаемой упаковки, что увеличивает стоимость. Точно так же затраты увеличиваются, когда слой золота наносится поверх слоя серебра для предотвращения потускнения.
• Чтобы исключить дополнительные расходы, вызванные потускнением, процесс пайки должен выполняться вскоре после этого. Таким образом, остается мало времени для проверки других аспектов платы после нанесения покрытия и перед пайкой.
• Проблемы с совместимостью возникают при использовании печатных плат с иммерсионной обработкой поверхности со съемными масками.

Что такое ENIG в отделке поверхности печатных плат?

ENIG является аббревиатурой от Electroless Nickel Immersion Gold.

ENIG — это отделка поверхности, состоящая из комбинации никеля и золота, полученной посредством химического покрытия и погружения соответственно.

Вы найдете превосходный результат обработки поверхности с этой отделкой поверхности, объясняя высокую стоимость, понесенную при ее достижении.

Процесс ENIG состоит из двух этапов: нанесения никеля и погружения в золото.

Золото наносится поверх никеля, чтобы он не вступал в реакцию с кислородом воздуха.

Перед этим поверхность меди катализируют палладием перед нанесением никеля.

Подходящим образом концентрированный раствор, состоящий из ионов никеля, используется для электролитического нанесения слоя никеля поверх проводящего рисунка.

Для обеспечения образования однородного покрытия контролируют температуру раствора и концентрацию никеля.

Укладка золотого покрытия предполагает использование техники погружения.

В этом случае никелированная плата погружается в раствор, сильно концентрированный ионами золота.

Процесс восстановления происходит, когда ионы золота в растворе восстанавливаются, образуя металлический осадок на поверхности никеля.

Золотое покрытие, нанесенное на слой никеля, имеет толщину, которая позволяет никелю сохранять способность к пайке.

Однако он также должен предотвращать взаимодействие с молекулами кислорода, чтобы предотвратить окисление.

Следовательно, вы обнаружите необходимость соблюдать строгую терпимость.

Почему ENIG предпочтительнее других покрытий для печатных плат?

Хотя обработка поверхности печатных плат ENIG является дорогостоящим процессом, преимущества, получаемые от отделки, оправдывают затраты.

 Поверхность ENIG

Вы считаете, что предпочтение ENIG перед другими поверхностными покрытиями для печатных плат основано на следующих основаниях:

• Покрытие ENIG является жестким и эластичным, способным прослужить долгое время. Следовательно, вы не найдете необходимости переделывать эту отделку.
• Уровень гладкости и ровности, достигнутый с помощью ENIG, является образцовым, обеспечивая хорошую поверхность для крепления мелких компонентов.
• С отделкой печатных плат ENIG вы можете использовать проводные крепления без ущерба для качества.
• Вы обнаружите, что отделка ENIG обладает впечатляющими характеристиками защиты от окисления и пайки, усиленными двойным использованием материалов из золота и никеля.
• Кроме того, вы можете эффективно использовать приспособления для платы с регулируемыми контактами на поверхности платы с покрытием ENIG.
• Элементы, используемые в отделке поверхности ENIG, не представляют известного вреда для окружающей среды, что делает отделку соответствующей директиве RoHS.

Что такое черная прокладка на поверхности печатной платы?

Черная накладка — это нежелательное образование, которое иногда проявляется при использовании ENIG в качестве отделки поверхности.

Черная площадка возникает в результате просачивания вещества на основе серы, содержащегося в паяльной маске, через золотое покрытие.

Отсюда следует, что в результате этого просачивания происходит образование слоя фосфора, зажатого между никелевым и золотым покрытиями.

Вы обнаружите, что это образование не может передавать электрический заряд и может вызвать электрическую изоляцию.

Кроме того, это может вызвать трещины на поверхности, нарушающие ровность и, следовательно, способность к пайке.

Как OSP применяется в качестве покрытия поверхности печатных плат?

OSP относится к органическим консервантам для пайки.

Как следует из названия, этот тип отделки органический и на водной основе.

Вы обнаружите, что отделка OSP хорошо сцепляется с медной поверхностью, обеспечивая эффективную защиту от коррозии.

Кроме того, он предлагает хорошую поверхность для пайки.

Чтобы начать применение OSP, поверхность меди очищают от загрязнений.

Химические вещества используются в процессе очистки перед смыванием.

Вы также можете улучшить внешний вид поверхности доски, удалив неровности и наплывы.

Другой процесс промывки следует за стадией улучшения поверхности, только на этот раз используется кислый раствор.

После этого органический консервант припоя наносится конвейерным механизмом, обеспечивающим нанесение тонкого слоя.

Вы обнаружите, что полученное покрытие имеет толщину в диапазоне нанометров.

При наслоении проводится специальная процедура ополаскивания, которая деионизирует шерсть.

Наконец, поверхность высушивается и готова к хранению.

Хранение печатной платы с покрытием OSP требует идеальных условий температуры и влажности.

Экстремальные значения температуры и влажности влияют на поверхность доски, вызывая поломку и намокание.

Также доски с таким типом отделки нужно беречь от прямых солнечных лучей.

Поддерживает ли OSP Finish крепление небольших компонентов?

Да, это так.

Вы можете использовать отделку OSP, когда хотите прикрепить небольшой профиль Компоненты печатной платы например, шаровые сетки.

Кроме того, планарность, достигнутая благодаря отделке OSP, впечатляет.

Также его смачиваемость влияет на возможность проведения процедуры пайки на покрытии.

Компоненты печатной платы

Другие заметные преимущества, полученные от использования OSP, включают низкие затраты на реализацию этой отделки и ее простоту.

Кроме того, он не представляет опасности для окружающей среды из-за нулевого содержания свинца.

Вы также обнаружите, что эта отделка устойчива к тепловым циклам в определенных диапазонах и может наноситься несколько раз.

Каковы некоторые ограничения OSP в качестве отделки поверхности печатных плат?

Использование отделки OSP растет из-за ее низкой стоимости и экологически чистых характеристик.

Однако такая отделка поверхности печатных плат имеет несколько недостатков, связанных с ее использованием.

• Вы обнаружите, что, поскольку процесс нанесения покрытия OSP не выполняется химическим путем, определение толщины слоя является сложной задачей.
• Кроме того, использование органического консерванта для припоя затруднительно на печатных платах с металлизированными сквозными отверстиями.
• Сравнивая прочность отделки OSP с другими отделками поверхности, она имеет более низкий балл. Вы обнаружите, что он очень чувствителен к прикосновениям, требующим специального обращения.
• Способность покрытия OSP выдерживать многократные температурные испытания невысока. Поэтому пайку нельзя проводить несколько раз.
• Отделка OSP имеет ограниченный срок службы и долговечность, что препятствует производству и складированию на большие расстояния.
• Тщательный осмотр платы с покрытием OSP на наличие дефектов — процесс утомительный.
• При нанесении паяльной пасты на печатную плату с покрытием OSP исправление ошибок нанесения может снизить функциональность платы.

Может ли отделка поверхности печатной платы иметь несколько слоев?

В то время как многие отделки поверхности содержат одинарное или двойное покрытие, отделка ENEPIG реализует три слоя материала.

ENEPIG — это аббревиатура от Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold, которая представляет собой отделку ENIG с дополнительным слоем палладия.

Покрытие печатной платы не представляет опасности для окружающей среды в соответствии со стандартами RoHS.

В отделке ENEPIG слой палладия наносится поверх никелевого покрытия.

Вы обнаружите, что это предотвращает коррозию медной поверхности из-за утечки, которая вызывает образование черных площадок.

Затем на палладиевый слой наносится золотое покрытие.

Золото обеспечивает устойчивость к окислению, сохраняя химическое состояние элементов под ним.

Использование палладия в отделке ENEPIG позволяет использовать более тонкое золотое покрытие, снижая затраты.

Кроме того, вы обнаружите, что эта отделка очень устойчива с увеличенным сроком службы.

Вы также можете использовать ENEPIG в печатных платах HDI с высокими требованиями к скорости.

Столь же великолепным в покрытии ENEPIG является его плоскостность и способность к пайке.

Вы можете свяжитесь с Venture Electronics сегодня для наилучшей обработки поверхности печатных плат.