Piirimateriaalit perustuvat korkealaatuisiin johtimiin ja dielektrisiin materiaaleihin, jotka yhdistävät nykyaikaiset monimutkaiset komponentit toisiinsa optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi. Kuitenkin johtimina nämä PCB-kuparijohtimet, olivatpa ne DC- tai mm Wave -piirilevyt, tarvitsevat ikääntymistä ja hapettumista estävän suojan. Tämä suoja voidaan saavuttaa elektrolyysi- ja upotuspinnoitteiden muodossa. Ne tarjoavat usein eriasteisia hitsausominaisuuksia, joten jopa yhä pienempien osien, mikropintaasennuksen (SMT) jne. avulla voidaan muodostaa erittäin täydellinen hitsauspiste. Teollisuudessa on olemassa erilaisia pinnoitteita ja pintakäsittelyjä, joita voidaan käyttää PCB-kuparijohtimissa. Kunkin pinnoitteen ja pintakäsittelyn ominaisuuksien ja suhteellisten kustannusten ymmärtäminen auttaa meitä tekemään oikean valinnan saavuttaaksemme piirilevyjen parhaan suorituskyvyn ja pisimmän käyttöiän.
Piirilevyn loppuviimeistelyn valinta ei ole yksinkertainen prosessi, joka edellyttää piirilevyn tarkoituksen ja työolosuhteiden huomioon ottamista. Nykyinen suuntaus kohti tiheästi pakattuja, matalataajuisia, nopeita PCB-piirejä ja pienempiä, ohuempia, korkeataajuisia PCBS-piirejä asettaa haasteita monille piirilevyjen valmistajille. PCB-piirit valmistetaan eripainoisten ja -paksuisten kuparikalvolaminaateista, jotka materiaalivalmistajat, kuten Rogers, toimittavat PCB-valmistajille, jotka sitten prosessoivat nämä laminaatit erilaisiksi PCBS-levyiksi elektroniikassa käytettäväksi. Ilman jonkinlaista pintasuojausta piirin johtimet hapettuvat varastoinnin aikana. Johtimen pintakäsittely toimii esteenä, joka erottaa johtimen ympäristöstä. Se ei vain suojaa piirilevyn johtimia hapettumiselta, vaan tarjoaa myös liitännän hitsauspiireille ja komponenteille, mukaan lukien integroitujen piirien (ics) lyijyliittäminen.
Valitse sopiva piirilevypinta
Sopivan pintakäsittelyn pitäisi auttaa täyttämään PCB-piirisovelluksen sekä valmistusprosessin. Kustannukset vaihtelevat erilaisten materiaalikustannusten, eri prosessien ja tarvittavien viimeistelytyyppien vuoksi. Jotkut pintakäsittelyt mahdollistavat korkean luotettavuuden ja korkean eristyksen tiheästi reititetyille piireille, kun taas toiset voivat luoda tarpeettomia siltoja johtimien välille. Jotkut pintakäsittelyt täyttävät sotilas- ja ilmailuvaatimukset, kuten lämpötila, isku ja tärinä, kun taas toiset eivät takaa näiden sovellusten edellyttämää korkeaa luotettavuutta. Alla on lueteltu joitakin PCB-pintakäsittelyjä, joita voidaan käyttää piireissä DC-piireistä millimetriaaltokaistoihin ja nopeisiin digitaalisiin (HSD) piireihin:
●ENIG
●ENEPIG
●HASL
● Immersion hopea
●Upotustina
●LF HASL
●OSP
● Elektrolyyttinen kovakulta
●Elektrolyyttisesti sidottu pehmeä kulta
1.ENIG
ENIG, joka tunnetaan myös kemiallisena nikkeli-kultaprosessina, on laajalti käytössä piirilevyjen johtimien pintakäsittelyssä. Tämä on suhteellisen yksinkertainen ja edullinen prosessi, joka muodostaa ohuen kerroksen hitsattavaa kultaa nikkelikerroksen päälle johtimen pinnalle, jolloin tuloksena on tasainen pinta, jolla on hyvä hitsauskyky myös tiheästi pakatuissa piireissä. Vaikka ENIG-prosessi varmistaa läpireiän galvanoinnin (PTH) eheyden, se lisää myös johtimen häviötä korkealla taajuudella. Tällä prosessilla on pitkä säilytysaika RoHS-standardien mukaisesti piirien valmistajan käsittelystä komponenttien kokoonpanoprosessiin sekä lopputuotteeseen, se voi tarjota pitkäkestoisen suojan PCB-johtimille, joten monet piirilevyjen kehittäjät valitsevat yleinen pintakäsittely.
2.ENEPIG
ENEPIG on ENIG-prosessin päivitys lisäämällä ohut palladiumkerros kemiallisen nikkelikerroksen ja kultapinnoituskerroksen väliin. Palladiumkerros suojaa nikkelikerrosta (joka suojaa kuparijohdinta), kun taas kultakerros suojaa sekä palladiumia että nikkeliä. Tämä pintakäsittely sopii ihanteellisesti laitteiden liittämiseen piirilevyjohtoihin ja pystyy käsittelemään useita uudelleenvirtausprosesseja. Kuten ENIG, myös ENEPIG on RoHS-yhteensopiva.
3. Immersion hopea
Kemiallinen hopean sedimentaatio on myös ei-elektrolyyttinen kemiallinen prosessi, jossa PCB upotetaan kokonaan hopeaionien liuokseen hopean sitomiseksi kuparin pintaan. Tuloksena oleva pinnoite on yhtenäisempi ja tasaisempi kuin ENIG, mutta siitä puuttuu ENIG:n nikkelikerroksen tarjoama suoja ja kestävyys. Vaikka sen pintakäsittelyprosessi on yksinkertaisempi ja kustannustehokkaampi kuin ENIG, se ei sovellu pitkäaikaiseen varastointiin piirivalmistajien kanssa.
4. Upotustina
Kemialliset tinapinnoitusprosessit muodostavat ohuen tinapinnoitteen johtimen pinnalle monivaiheisen prosessin kautta, joka sisältää puhdistuksen, mikroetsauksen, happoliuoksen prepregin, ei-elektrolyyttisen tinan liuotusliuoksen upotuksen ja loppupuhdistuksen. Tinakäsittely voi tarjota hyvän suojan kuparille ja johtimille, mikä myötävaikuttaa HSD-piirien alhaiseen häviökykyyn. Valitettavasti kemiallisesti upotettu tina ei ole yksi pisimpään kestävistä johtimien pintakäsittelyistä, koska tina vaikuttaa kupariin ajan myötä (eli metallin diffuusio toiseen heikentää piirijohtimen suorituskykyä pitkällä aikavälillä). Kuten kemiallinen hopea, kemiallinen tina on lyijytön, RoHs-yhteensopiva prosessi.
5.OSP
Orgaaninen hitsaussuojakalvo (OSP) on ei-metallinen suojapinnoite, joka on päällystetty vesipohjaisella liuoksella. Tämä viimeistely on myös RoHS-yhteensopiva. Tällä pintakäsittelyllä ei kuitenkaan ole pitkää säilyvyyttä, ja sitä on parasta käyttää ennen kuin piiri ja komponentit hitsataan piirilevyyn. Viime aikoina markkinoille on ilmestynyt uusia OSP-kalvoja, joiden uskotaan pystyvän tarjoamaan pitkäaikaista pysyvää suojausta johtimille.
6. Elektrolyyttinen kova kulta
Kovakultakäsittely on RoHS-prosessin mukainen elektrolyyttinen prosessi, joka voi suojata PCB- ja kuparijohtimia hapettumiselta pitkään. Se on kuitenkin kalliiden materiaalikustannusten vuoksi myös yksi kalleimmista pintapinnoitteista. Sillä on myös huono hitsattavuus, heikko hitsattavuus pehmeän kultakäsittelyn liimaamiseen, ja se on RoHS-yhteensopiva ja voi tarjota laitteelle hyvän pinnan kiinnittymään PCB:n johtoihin.
