Materiały obwodów opierają się na wysokiej jakości przewodnikach i materiałach dielektrycznych, aby łączyć ze sobą nowoczesne, złożone komponenty w celu uzyskania optymalnej wydajności. Jednakże, jako przewodniki, te miedziane przewodniki PCB, niezależnie od tego, czy są to płytki PCB o fali prądu stałego, czy mm, wymagają ochrony przed starzeniem i utlenianiem. Zabezpieczenie to można osiągnąć w postaci powłok elektrolizowych i zanurzeniowych. Często zapewniają różny stopień zdolności spawania, dzięki czemu nawet w przypadku coraz mniejszych części, montażu mikropowierzchniowego (SMT) itp. można utworzyć bardzo kompletne miejsce spawania. W przemyśle istnieje wiele powłok i obróbek powierzchni, które można stosować na miedzianych przewodnikach PCB. Zrozumienie właściwości i względnych kosztów każdej powłoki i obróbki powierzchni pomaga nam dokonać odpowiedniego wyboru, aby osiągnąć najwyższą wydajność i najdłuższą żywotność płytek PCB.
Wybór ostatecznego wykończenia PCB nie jest procesem prostym, wymagającym uwzględnienia przeznaczenia PCB i warunków pracy. Obecny trend w kierunku gęsto upakowanych, szybkich obwodów PCB o niskim skoku i mniejszych, cieńszych PCB o wysokiej częstotliwości stwarza wyzwania dla wielu producentów płytek PCB. Obwody PCB są produkowane z laminatów o różnych gramaturach i grubościach folii miedzianej dostarczanych producentom płytek PCB przez producentów materiałów, takich jak Rogers, którzy następnie przetwarzają te laminaty w różne typy PCB do stosowania w elektronice. Bez jakiejś formy ochrony powierzchni przewodniki w obwodzie ulegną utlenieniu podczas przechowywania. Obróbka powierzchni przewodnika działa jak bariera oddzielająca przewodnik od otoczenia. Nie tylko chroni przewodnik PCB przed utlenianiem, ale także zapewnia interfejs dla obwodów spawalniczych i komponentów, w tym łączenia ołowiowego obwodów scalonych (układów scalonych).
Wybierz odpowiednią powierzchnię PCB
Odpowiednia obróbka powierzchni powinna pomóc spełnić wymagania dotyczące obwodów PCB oraz procesu produkcyjnego. Koszt jest różny ze względu na różne koszty materiałów, różne procesy i rodzaje wymaganych wykończeń. Niektóre obróbki powierzchni pozwalają na wysoką niezawodność i wysoką izolację gęsto poprowadzonych obwodów, podczas gdy inne mogą tworzyć niepotrzebne mostki pomiędzy przewodnikami. Niektóre obróbki powierzchni spełniają wymagania wojskowe i lotnicze, takie jak temperatura, wstrząsy i wibracje, podczas gdy inne nie gwarantują wysokiej niezawodności wymaganej w tych zastosowaniach. Poniżej wymieniono niektóre metody obróbki powierzchni PCB, które można zastosować w obwodach, od obwodów prądu stałego po pasma fal milimetrowych i obwody cyfrowe o dużej szybkości (HSD):
●ENIG
●ENEPIG
●HASL
●Immersyjne srebro
●Puszka zanurzeniowa
●LF HASL
●OSP
●Twarde złoto elektrolityczne
● Miękkie złoto wiązane elektrolitycznie
1.ENIG
ENIG, znany również jako chemiczny proces niklowo-złoty, jest szeroko stosowany w obróbce powierzchni przewodów płytek PCB. Jest to stosunkowo prosty i niedrogi proces, podczas którego na powierzchni przewodnika tworzy się cienka warstwa spawalnego złota na warstwie niklu, w wyniku czego uzyskuje się płaską powierzchnię o dobrej spawalności nawet w gęsto upakowanych obwodach. Chociaż proces ENIG zapewnia integralność galwanizacji przewlekanej (PTH), zwiększa również straty w przewodzie przy wysokiej częstotliwości. Proces ten ma długi okres przechowywania, zgodnie ze standardami RoHS, od przetwarzania przez producenta obwodów, po proces montażu komponentów, a także produkt końcowy. Może zapewnić długoterminową ochronę przewodów PCB, dlatego wielu twórców PCB wybiera wspólna obróbka powierzchni.
2.ENEPIG
ENEPIG stanowi ulepszenie procesu ENIG poprzez dodanie cienkiej warstwy palladu pomiędzy warstwą chemicznego niklu i warstwą złocenia. Warstwa palladu chroni warstwę niklu (która chroni miedziany przewodnik), podczas gdy warstwa złota chroni zarówno pallad, jak i nikiel. Ta obróbka powierzchni jest idealna do łączenia urządzeń z przewodami PCB i może obsługiwać wiele procesów rozpływu. Podobnie jak ENIG, ENEPIG jest zgodny z dyrektywą RoHS.
3. Srebro immersyjne
Chemiczna sedymentacja srebra to także nieelektrolityczny proces chemiczny, podczas którego płytka PCB jest całkowicie zanurzana w roztworze jonów srebra w celu związania srebra z powierzchnią miedzi. Powstała powłoka jest bardziej spójna i jednolita niż ENIG, ale brakuje jej ochrony i trwałości zapewnianej przez warstwę niklu w ENIG. Chociaż proces obróbki powierzchni jest prostszy i bardziej opłacalny niż ENIG, nie nadaje się do długotrwałego przechowywania u producentów obwodów.
4. Puszka zanurzeniowa
Procesy chemicznego osadzania cyny tworzą cienką powłokę cynową na powierzchni przewodnika w wyniku wieloetapowego procesu, który obejmuje czyszczenie, mikrotrawienie, prepreg w roztworze kwasowym, zanurzenie w nieelektrolitycznym roztworze ługowania cyny i końcowe czyszczenie. Obróbka cyną może zapewnić dobrą ochronę miedzi i przewodów, przyczyniając się do niskich strat w obwodach HSD. Niestety, chemicznie zatopiona cyna nie jest jedną z najtrwalszych metod obróbki powierzchni przewodnika ze względu na wpływ, jaki cyna wywiera na miedź w miarę upływu czasu (tzn. dyfuzja jednego metalu do drugiego zmniejsza długoterminową wydajność przewodnika obwodu). Podobnie jak srebro chemiczne, cyna chemiczna jest procesem bezołowiowym i zgodnym z dyrektywą RoHs.
5.OSP
Organiczna folia ochronna do spawania (OSP) to niemetalowa powłoka ochronna pokryta roztworem na bazie wody. To wykończenie jest również zgodne z dyrektywą RoHS. Jednak ta obróbka powierzchni nie ma długiego okresu przydatności do spożycia i najlepiej ją stosować przed przyspawaniem obwodu i komponentów do płytki drukowanej. Ostatnio na rynku pojawiły się nowe membrany OSP, które, jak się uważa, są w stanie zapewnić długoterminową, trwałą ochronę przewodów.
6. Elektrolityczne twarde złoto
Obróbka twardym złotem to proces elektrolityczny zgodny z procesem RoHS, który może przez długi czas chronić PCB i przewodnik miedziany przed utlenianiem. Jednak ze względu na wysoki koszt materiałów jest to również jedna z najdroższych powłok powierzchniowych. Ma również słabą spawalność, słabą spawalność w przypadku łączenia miękkiego złota i jest zgodny z dyrektywą RoHS i może zapewnić dobrą powierzchnię do łączenia urządzenia z przewodami PCB.
