PCB Tecnico - Confronto dei vantaggi e degli svantaggi di vari trattamenti superficiali PCB

1. La saldatura ad aria calda è liscia

HASL è il principale processo di trattamento superficiale al piombo utilizzato nel settore. Il processo si forma immergendo il circuito stampato in una lega di piombo-stagno e la saldatura in eccesso viene rimossa da un "coltello ad aria". Il cosiddetto coltello ad aria è aria calda che soffia sulla superficie della tavola. Per il processo PCA, HASL ha molti vantaggi: è il PCB più economico e lo strato superficiale può essere saldato dopo saldatura a riflusso multipla, pulizia e stoccaggio. Per le TIC, HASL fornisce anche un processo per coprire automaticamente pad di prova e vias con saldatura. Tuttavia, rispetto ai metodi alternativi esistenti, la planarità o la complanarità della superficie HASL è scarsa. Ora ci sono alcuni processi alternativi HASL senza piombo, che stanno diventando sempre più popolari a causa delle caratteristiche naturali di sostituzione di HASL. Per molti anni, HASL è stato applicato con buoni risultati, ma con l'emergere di requisiti di processo verde "protezione ambientale", l'esistenza di questo processo è numerata. Oltre al problema senza piombo, la crescente complessità della scheda e il passo più fine hanno esposto molte limitazioni del processo HASL.

Vantaggi: Il processo di superficie PCB più basso costo, mantiene saldabilità durante tutto il processo di produzione e non ha alcun impatto negativo sulle TIC.

Svantaggi: Di solito vengono utilizzati processi contenenti piombo. I processi contenenti piombo sono ora limitati e saranno eliminati entro il 2007. Per passo fine del perno (<0,64 mm), può causare problemi di saldatura e spessore. La superficie irregolare può causare problemi di complanarità nel processo di assemblaggio.

2. Agente protettivo organico della saldatura

Organic Solder Protector (OSP) viene utilizzato per produrre uno strato protettivo sottile e uniforme sulla superficie di rame del PCB. Questo rivestimento protegge il circuito dall'ossidazione durante le operazioni di stoccaggio e assemblaggio. Questo processo esiste da molto tempo, ma solo recentemente ha guadagnato popolarità in quanto si cercano tecnologie senza piombo e soluzioni a passo fine.

In termini di complanarità e saldabilità, OSP ha prestazioni migliori nell'assemblaggio PCA rispetto all'HASL, ma richiede modifiche significative al tipo di flusso e al numero di cicli termici. A causa delle sue caratteristiche acide ridurrà le prestazioni OSP e renderà il rame facile da ossidare, quindi è necessaria una manipolazione attenta. Gli assemblatori preferiscono trattare superfici metalliche più flessibili e in grado di resistere a più cicli termici.

Utilizzando il trattamento superficiale OSP, se il punto di prova non è saldato, causerà problemi di contatto con il dispositivo del letto dell'ago nell'ICT. Il semplice passaggio a un tipo di sonda più nitido per penetrare lo strato OSP causerà solo danni e perforare il test PCA tramite o pad di prova. Gli studi hanno dimostrato che passare a una forza di rilevamento più elevata o cambiare il tipo di sonda ha poco effetto sulla resa. Il rame non trattato ha una resistenza di rendimento superiore di ordine di grandezza rispetto alla saldatura al piombo e l'unico risultato è che danneggerà il pad di prova in rame esposto. Tutte le linee guida sulla testabilità raccomandano vivamente di non sondare direttamente il rame esposto. Quando si utilizza OSP, è necessario definire un insieme di regole OSP per la fase ICT. La regola più importante prevede che lo Stencil sia aperto all'inizio del processo PCB per consentire l'applicazione della pasta di saldatura ai pad di prova e ai vias che devono essere contattati dall'ICT.

Vantaggi: Confrontabile con HASL in costo unitario, buona complanarità, processo senza piombo e migliore saldabilità.

Svantaggi: Il processo di assemblaggio deve subire grandi cambiamenti. Se viene rilevata la superficie di rame non trattato, sarà dannosa per le TIC. Le sonde ICT sovraappuntite possono danneggiare il PCB, richiedendo precauzioni manuali, limitando i test ICT e riducendo la ripetibilità dei test.

3. Immersione elettroless nichel-oro

Il rivestimento elettroless nichel-oro ad immersione (ENIG) è stato applicato con successo su molti circuiti stampati. Anche se ha un costo unitario più elevato, ha una superficie piana e un'eccellente saldabilità. Lo svantaggio principale è che lo strato di nichel elettroless è molto fragile ed è stato trovato per essere rotto sotto pressione meccanica. Questo è chiamato "blocco nero" o "crepa di fango" nel settore, che ha portato ad alcuni rapporti negativi da ENIG.

Vantaggi: buona saldabilità, superficie piana, lunga durata di conservazione, può resistere alla saldatura multipla di riflusso.

Svantaggi: alto costo (circa 5 volte quello di HASL), "blocco nero" problema, processo di produzione utilizzando cianuro e altre sostanze chimiche nocive.

4. Silver Immersion

L'immersione in argento è un metodo recentemente aggiunto di trattamento superficiale PCB. Viene utilizzato principalmente in Asia ed è promosso in Nord America ed Europa.

Durante il processo di saldatura, lo strato d'argento si fonde nei giunti di saldatura, lasciando una lega di stagno/piombo/argento sullo strato di rame. Questa lega fornisce un giunto di saldatura molto affidabile per i pacchetti BGA. Il suo colore contrastante lo rende facile da ispezionare, ed è anche un'alternativa naturale all'HASL nella saldatura.

L'immersione in argento è una tecnologia di lavorazione delle superfici con prospettive di sviluppo molto promettenti, ma come tutte le nuove tecnologie di lavorazione delle superfici, gli utenti finali sono molto conservatori. Molti produttori considerano questo processo come un processo "in fase di indagine", ma è probabile che diventi la migliore scelta di processo superficiale senza piombo.

Vantaggi: buona saldabilità, superficie liscia, sostituzione naturale dell'immersione HASL.

Svantaggi: l'atteggiamento conservatore degli utenti finali significa che vi è una mancanza di informazioni pertinenti nel settore.

5. Immersione in latta

Si tratta di un processo di trattamento superficiale relativamente nuovo, che ha molte caratteristiche simili al processo di immersione in argento. Tuttavia, a causa della necessità di prevenire la tiourea (che può essere un agente cancerogeno) utilizzata nel processo di immersione dello stagno nel processo di produzione di schede PCB, ci sono importanti problemi di salute e sicurezza che devono essere presi in considerazione. Inoltre, occorre prestare attenzione alla migrazione dello stagno ("effetto bava dello stagno"), anche se le sostanze chimiche anti-migrazione possono ottenere un certo effetto nel controllare questo problema.

Vantaggi: buona saldabilità, superficie liscia, costo relativamente basso.

Svantaggi: problemi di salute e sicurezza, numero limitato di cicli termici.