PCB Tecnico - Processo di produzione della superficie del circuito stampato

I trattamenti superficiali generali dei circuiti stampati includono lo spruzzo di stagno, OSP e l'immersione in oro. La "superficie" qui si riferisce ai punti di connessione sul PCB che forniscono collegamenti elettrici tra componenti elettronici o altri sistemi e il circuito del PCB, come un punto di connessione per un pad o una connessione di contatto. La saldabilità del rame nudo stesso è molto buona, ma è facile da ossidare quando esposto all'aria ed è facile da contaminare. Questo è il motivo per cui il PCB deve essere trattato in superficie.

1. Latta spray (HASL)

Dove dominano i dispositivi perforati, la saldatura ad onda è il miglior metodo di saldatura. L'uso della tecnologia di trattamento superficiale di livellamento della saldatura ad aria calda (HASL, livellamento della saldatura ad aria calda) è sufficiente per soddisfare i requisiti di processo della saldatura ad onda. Naturalmente, per le occasioni che richiedono un'elevata resistenza articolare (soprattutto il collegamento a contatto), viene spesso utilizzata la galvanizzazione di nichel/oro. HASL è la principale tecnologia di trattamento superficiale utilizzata in tutto il mondo, ma ci sono tre principali forze trainanti che spingono l'industria elettronica a considerare tecnologie alternative per HASL: costi, nuovi requisiti di processo e requisiti senza piombo.

Dal punto di vista dei costi, molti componenti elettronici come le comunicazioni mobili e i personal computer stanno diventando beni di consumo popolari. Solo vendendo a costo o prezzi più bassi possiamo essere invincibili in un ambiente competitivo feroce. Dopo lo sviluppo della tecnologia di assemblaggio a SMT, i pad PCB richiedono processi di serigrafia e saldatura a riflusso durante il processo di assemblaggio. Nel caso di SMA, il processo di trattamento superficiale PCB utilizzava ancora inizialmente la tecnologia HASL, ma con il restringimento continuo dei dispositivi SMT, anche i pad e le aperture dello stencil sono diventati più piccoli e gli svantaggi della tecnologia HASL sono stati gradualmente esposti. I pad elaborati dalla tecnologia HASL non sono abbastanza piatti e la complanarità non può soddisfare i requisiti di processo dei pad a passo fine. Le preoccupazioni ambientali di solito si concentrano sul potenziale impatto del piombo sull'ambiente.

2. strato protettivo di saldabilità organica (OSP)

Il conservante organico della saldabilità (OSP, conservante organico della saldabilità) è un rivestimento organico utilizzato per impedire che il rame si ossida prima della saldatura, cioè per proteggere la saldabilità dei cuscinetti PCB da danni.

Dopo che la superficie PCB è trattata con OSP, sulla superficie del rame si forma un sottile composto organico per proteggere il rame dall'ossidazione. Lo spessore di Benzotriazoles OSP è generalmente 100 A°, mentre lo spessore di Imidazoles OSP è più spesso, generalmente 400 A°. La pellicola OSP è trasparente, non è facile distinguere la sua esistenza ad occhio nudo ed è difficile da rilevare. Durante il processo di assemblaggio (saldatura a riflusso), l'OSP viene facilmente fuso nella pasta di saldatura o Flux acido, e allo stesso tempo viene esposta la superficie di rame attivo e infine si formano composti intermetallici Sn/Cu tra i componenti e i cuscinetti. Pertanto, OSP ha caratteristiche molto buone quando utilizzato per trattare la superficie di saldatura. OSP non ha il problema dell'inquinamento da piombo, quindi è rispettoso dell'ambiente.

Limiti di OSP:

1. Poiché OSP è trasparente e incolore, è difficile ispezionare ed è difficile distinguere se il PCB è stato rivestito con OSP.

2. OSP stesso è isolato, non conduce l'elettricità. L'OSP dei benzotriazoli è relativamente sottile e può non influenzare la prova elettrica, ma per l'OSP di Imidazoles, la pellicola protettiva formata è relativamente spessa, che influenzerà la prova elettrica. OSP non può essere utilizzato per gestire superfici di contatto elettriche, come le superfici della tastiera per i tasti.

3. Durante il processo di saldatura di OSP, è necessario un flusso più forte, altrimenti il film protettivo non può essere eliminato, che porterà a difetti di saldatura.

4. Durante il processo di conservazione, la superficie dell'OSP non dovrebbe essere esposta a sostanze acide e la temperatura non dovrebbe essere troppo alta, altrimenti l'OSP si volatilizzerà.

3. Oro ad immersione (ENIG)

Meccanismo di protezione dell'ENIG:

Ni/Au è placcato sulla superficie di rame con metodo chimico. Lo spessore di deposizione dello strato interno di Ni è generalmente da 120 a 240 μ in (circa 3 a 6 μm), e lo spessore di deposizione dello strato esterno di Au è relativamente sottile, generalmente da 2 a 4 μ inch (0,05 a 0,1 μm). Ni forma uno strato di barriera tra saldatura e rame. Durante la saldatura, l'Au all'esterno si fonderà rapidamente nella saldatura e la saldatura e Ni formeranno un composto intermetallico Ni/Sn. La placcatura in oro all'esterno è per prevenire l'ossidazione o la passivazione di Ni durante lo stoccaggio, quindi lo strato di placcatura in oro dovrebbe essere abbastanza denso e lo spessore non dovrebbe essere troppo sottile.

Oro ad immersione: In questo processo, lo scopo è quello di depositare uno strato protettivo in oro sottile e continuo. Lo spessore dell'oro principale non dovrebbe essere troppo spesso, altrimenti i giunti di saldatura diventeranno molto fragili, il che influenzerà seriamente l'affidabilità della saldatura. Come la nichelatura, l'oro ad immersione ha una temperatura di lavoro elevata e molto tempo. Durante il processo di immersione, si verificherà una reazione di spostamento: sulla superficie del nichel, l'oro sostituisce il nichel, ma quando lo spostamento raggiunge un certo livello, la reazione di spostamento si fermerà automaticamente. L'oro ha alta resistenza, resistenza all'abrasione, resistenza alle alte temperature e non è facile da ossidare, quindi può impedire l'ossidazione o la passivazione del nichel ed è adatto per lavorare in applicazioni ad alta resistenza.

La superficie PCB trattata da ENIG è molto piana e ha una buona complanarità, che è l'unica utilizzata per la superficie di contatto del pulsante. In secondo luogo, ENIG ha un'eccellente saldabilità, l'oro si fonderà rapidamente nella saldatura fusa, esponendo così Ni fresco.

Limiti dell'ENIG:

Il processo di ENIG è più complicato e se si desidera ottenere buoni risultati, è necessario controllare rigorosamente i parametri di processo. La cosa più problematica è che la superficie PCB trattata ENIG è soggetta a cuscinetti neri durante ENIG o saldatura, che avranno un impatto catastrofico sull'affidabilità dei giunti di saldatura. Il meccanismo di generazione del disco nero è molto complicato. Si verifica all'interfaccia di Ni e oro, che si manifesta direttamente come eccessiva ossidazione di Ni. Troppo oro spezzerà i giunti di saldatura e influenzerà l'affidabilità.