Finalizare suprafață

Compararea câtorva procese comune de tratare a suprafeței PCB

În fabricația PCB, tehnologiile comune de tratare a suprafeței utilizate sunt următoarele:

• Staniu pulverizat (HASL, nivelare cu aer cald)
  
• Film protector organic (OSP)
  
• Nichel/aur chimic (ENIG)
  
• Aurire prin imersie
  
• Staniu de imersie

HASL (nivelare cu aer cald)/HASL fără plumb

Halogenarea constă în imersia PCB-ului în lipituri din staniu-plumb topit, iar apoi este nivelat cu aer cald pentru a face staniul să adere uniform pe suprafața de cupru, formând un strat de protecție împotriva oxidării și ușor de lipit. Nivelarea are ca scop obținerea unei suprafețe plane de staniu și prevenirea acumulării lipiturii și a scurtcircuitelor.

Există două tipuri de HASL: vertical și orizontal. Tipul orizontal este mai bun, iar stratul de acoperire este mai uniform.
Fluxul tehnologic: mai întâi micro-șlefuirea (pentru a face suprafața de cupru rugoasă, astfel încât să adere mai bine), apoi preîncălzirea, aplicarea fluxului, stropirea cu staniu și în final curățarea.
Avantaje: cost redus, poate fi utilizat oriunde și poate fi reparat în caz de defect.
Dezavantaje: suprafață neuniformă, nepotrivit pentru componente mici, șoc termic, afectează negativ găurile metalizate (PTH), umectabilitate slabă în timpul lipirii.

OSP (Strat protector organic)

OSP este un film organic cultivat pe suprafața cuprului pentru a preveni oxidarea acestuia. Acest film este rezistent la oxidare, căldură și umiditate și poate fi îndepărtat prin flux în timpul sudării pentru a asigura o calitate bună a sudurii.

În trecut s-au utilizat imidazol și benzotriazol, iar în prezent se folosesc în principal molecule de benzimidazol. Pentru a permite sudarea multiplă, se adaugă ioni de cupru pentru a face filmul mai rezistent.

Fluxul tehnologic: mai întâi degresarea, micro-șlefuirea, decaparea, curățarea, aplicarea filmului organice, apoi curățarea.
Avantaje: prietenos cu mediul și fără plumb, suprafață netedă, proces simplu, cost redus și poate fi recondiționat.
Neajunsuri: nu este potrivit pentru găuri metalizate (PTH), sensibil la mediu și durată scurtă de stocare.

ENIG (Depunere electrochimică de Nichel/Aur prin Imersie)

ENIG este un strat gros de aliaj nichel-aur depus pe suprafața de cupru. Are o performanță foarte stabilă, poate preveni ruginirea pe termen lung și este potrivit pentru medii complexe.

Stratul de nichel poate preveni difuzia aurului și cuprului, altfel aurul va pătrunde rapid în cupru. Stratul de nichel are o grosime de 5 microni, ceea ce poate preveni expansiunea la temperatură ridicată și poate împiedica dizolvarea cuprului în timpul lipirii fără plumb, făcând lipirea mai fiabilă.

Fluxul tehnologic: decapare, micro-corodare, pre-dip, activare, nichelare și aurire prin imersie. Întregul proces necesită 6 tancuri chimice și numeroase substanțe chimice, fiind relativ complicat.
Avantaje: suprafață netedă, structură puternică, prietenos cu mediul, fără plumb, potrivit pentru găuri metalizate (PTH).
Dezavantaje: poate apărea problema „black pad”, cost ridicat și dificultate în reparații.

Aurire prin imersie

Dificultatea auririi prin imersie se situează între OSP și ENIG. Nu va „purta o armură grea” ca ENIG, dar proprietățile electrice sunt foarte bune. Poate fi lipit chiar și în condiții de temperatură ridicată, umiditate și mediu poluat, dar suprafața poate deveni mai închisă la culoare.

Imersia cu argint nu are suport de strat de nichel și nu este la fel de rezistentă ca ENIG. Este o reacție de înlocuire, formând un strat subțire de argint pur pe suprafața de cupru. Uneori se adaugă o cantitate mică de substanțe organice pentru a preveni coroziunea și migrația argintului. Aceste substanțe organice sunt foarte puține, sub 1%.

Staniu de imersie

Acoperirea cu staniu prin imersie este foarte compatibilă cu lipitura modernă, deoarece lipitura este în principal din staniu. Imersia timpurie cu staniu era predispusă la apariția cristalelor de staniu (whiskers), care cauzau probleme în timpul lipirii. Ulterior, s-au adăugat aditivi organici pentru a face stratul de staniu granular, ceea ce a rezolvat problema cristalelor de staniu și a îmbunătățit stabilitatea termică și lipirea.

Imersia cu staniu poate forma un strat compus de cupru-staniu plan pe suprafața de cupru. Performanțele la lipire sunt similare cu cele ale lipirii prin pulverizare cu staniu, dar nu are problema suprafeței neuniforme ca în cazul lipirii prin pulverizare, nici problema difuziei intermetalice ca ENIG.

Notă: Plăcile cu imersie de staniu nu pot fi stocate prea mult timp.