Leiterplattentechnisch - Vergleich der Vor- und Nachteile verschiedener PCB-Oberflächenbehandlungen

1. Das Heißluftlöt ist glatt

HASL ist das wichtigste Blei-Oberflächenbehandlungsverfahren, das in der Industrie verwendet wird. Der Prozess wird durch Eintauchen der Leiterplatte in eine Blei-Zinn-Legierung gebildet, und das überschüssige Lot wird mit einem "Luftmesser" entfernt. Das sogenannte Luftmesser ist heiße Luft, die auf die Oberfläche des Brettes bläst. Für das PCA-Verfahren, HASL hat viele Vorteile: es ist die billigstePCB, und die Oberflächenschicht kann nach mehrfachem Reflow-Löten gelötet werden, Reinigung und Lagerung. Für IKT, HASL bietet auch ein Verfahren zum automatischen Abdecken von Testpads und Durchkontaktierungen mit Lot. Allerdings, im Vergleich zu den bestehenden alternativen Methoden, die Ebenheit oder Koplanarität der HASL-Oberfläche ist schlecht. Jetzt gibt es einige bleifreie HASL alternative Verfahren, Die aufgrund der natürlichen Ersatzeigenschaften von HASL immer beliebter werden. Seit vielen Jahren, HASL wurde mit guten Ergebnissen angewendet, aber mit dem Aufkommen von "Umweltschutz" grünen Prozessanforderungen, die Existenz dieses Prozesses ist nummeriert. Zusätzlich zum bleifreien Problem, Zunehmende Plattenkomplexität und feinere Tonhöhe haben viele Einschränkungen des HASL-Prozesses aufgedeckt.

Vorteile: Der kostengünstigste PCB-Oberflächenprozess hält die Lötbarkeit während des gesamten Herstellungsprozesses aufrecht und hat keine negativen Auswirkungen auf die IKT.

Nachteile: In der Regel werden bleihaltige Verfahren eingesetzt. Bleihaltige Prozesse sind nun eingeschränkt und werden schließlich bis 2007 eliminiert. Bei feiner Stiftabstimmung (<0,64mm) kann es zu Problemen bei der Lötverbringung und -dicke kommen. Die unebene Oberfläche kann Koplanaritätsprobleme im Montageprozess verursachen.

2. Organisches Lotschutzmittel

Organischer Lötschutz (OSP) wird verwendet, um eine dünne, gleichmäßige Schutzschicht auf der Kupferoberfläche der Leiterplatte zu erzeugen. Diese Beschichtung schützt den Kreislauf vor Oxidation während der Lagerung und Montage. Dieser Prozess gibt es schon seit langem, hat aber erst seit kurzem an Popularität gewonnen, da bleifreie Technologien und Fine Pitch-Lösungen gesucht werden.

In Bezug auf Koplanarität und Lötbarkeit hat OSP eine bessere Leistung in der PCA-Montage als HASL, erfordert jedoch erhebliche Prozessänderungen hinsichtlich der Art des Flusses und der Anzahl der thermischen Zyklen. Aufgrund seiner sauren Eigenschaften verringert sich die OSP-Leistung und macht Kupfer leicht zu oxidieren, daher ist eine sorgfältige Handhabung erforderlich. Monteure bevorzugen es, Metalloberflächen zu behandeln, die flexibler sind und mehr Wärmezyklen standhalten können.

Wenn die Prüfstelle nicht verschweißt wird, verursacht die OSP-Oberflächenbehandlung Kontaktprobleme mit der Nadelbettbefestigung in der IKT. Allein der Wechsel zu einem schärferen Sondentyp, um die OSP-Schicht zu durchdringen, verursacht nur Schäden und punktiert den PCA-Test über oder Testpad. Studien haben gezeigt, dass das Umschalten auf eine höhere Detektionskraft oder das Ändern des Sondentyps wenig Einfluss auf die Ausbeute hat. Unbehandeltes Kupfer hat eine Größenordnung höhere Streckgrenze als bleihaltiges Lot, und das einzige Ergebnis ist, dass es das freigelegte Kupfertestpad beschädigt. Alle Prüfbarkeitsrichtlinien empfehlen dringend, exponiertes Kupfer nicht direkt zu sondieren. Bei der Verwendung von OSP ist es notwendig, eine Reihe von OSP-Regeln für die IKT-Phase zu definieren. Die wichtigste Regel erfordert, dass die Schablone zu Beginn des PCB-Prozesses geöffnet wird, damit Lotpaste auf die Testpads und Durchkontaktierungen aufgetragen werden kann, die vom ICT kontaktiert werden müssen.

Vorteile: Vergleichbar mit HASL in Stückkosten, gute Koplanarität, bleifreier Prozess und verbesserte Lötbarkeit.

Nachteile: Der Montageprozess muss sich stark verändern. Wenn die unverarbeitete Kupferoberfläche erkannt wird, es wird sich nachteilig auf die IKT auswirken. Überspitzte IKT-Sonden können die PCB, Manuelle Vorsichtsmaßnahmen erfordern, Begrenzung der IKT-Tests und Verringerung der Wiederholbarkeit von Tests.

3. Elektroloses Nickel-Gold-Eintauchen

Elektrolose Nickel-Gold-Immersion (ENIG) Beschichtung wurde erfolgreich auf vielen Leiterplatten aufgetragen. Obwohl es höhere Stückkosten hat, hat es eine flache Oberfläche und ausgezeichnete Lötbarkeit. Der Hauptnachteil ist, dass die elektrolose Nickelschicht sehr zerbrechlich ist und unter mechanischem Druck gebrochen wurde. Dies wird in der Industrie als "Black Block" oder "Schlammriss" bezeichnet, was zu einigen negativen Berichten von ENIG geführt hat.

Vorteile: gute Lötbarkeit, flache Oberfläche, lange Lebensdauer, kann mehrfachem Reflow-Löten standhalten.

Nachteile: hohe Kosten (etwa 5-mal so hoch wie HASL), "Black Block"-Problem, Herstellungsprozess mit Cyanid und anderen schädlichen Chemikalien.

4. Eintauchen in Silber

Silber Immersion ist eine neu hinzugefügte Methode der PCB Oberflächenbehandlung. Es wird hauptsächlich in Asien verwendet und wird in Nordamerika und Europa gefördert.

Während des Lötprozesses schmilzt die Silberschicht in die Lötstellen und hinterlässt eine Zinn-/Blei-/Silberlegierung auf der Kupferschicht. Diese Legierung bietet eine sehr zuverlässige Lötstelle für BGA-Pakete. Seine Kontrastfarbe erleichtert die Inspektion und ist auch beim Schweißen eine natürliche Alternative zu HASL.

Silver Immersion ist eine Oberflächenverarbeitungstechnologie mit sehr vielversprechenden Entwicklungsperspektiven, aber wie alle neuen Oberflächenverarbeitungstechnologien sind Endanwender sehr konservativ. Viele Hersteller betrachten dieses Verfahren als "im Untersuchungsprozess", aber es ist wahrscheinlich, dass es die beste bleifreie Oberflächenprozesswahl wird.

Vorteile: gute Schweißbarkeit, glatte Oberfläche, natürlicher Ersatz des HASL-Tauchens.

Nachteile: Die konservative Haltung der Endverbraucher führt dazu, dass es in der Branche an relevanten Informationen mangelt.

5. Eintauchen in Zinn

This is a relatively new Oberflächenbehandlung process, Das hat viele ähnliche Eigenschaften wie das Silbertauchverfahren. Allerdings, due to the need to prevent thiourea (which may be a carcinogen) used in the tin immersion process in the Leiterplatte manufacturing process, Es gibt wichtige Gesundheits- und Sicherheitsfragen, die berücksichtigt werden müssen. Darüber hinaus, attention should be paid to tin migration ("tin burr" effect), Obwohl Anti-Migration Chemikalien einen bestimmten Effekt bei der Beherrschung dieses Problems erzielen können.

Vorteile: gute Schweißbarkeit, glatte Oberfläche, relativ niedrige Kosten.

Nachteile: Gesundheits- und Sicherheitsprobleme, begrenzte Anzahl thermischer Zyklen.