Τύποι φινιρίσματος επιφάνειας PCB & Σύγκριση

Οι πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος (PCB) αποτελούν τη βάση όλων των σύγχρονων ηλεκτρονικών. Καθώς τα ολοκληρωμένα κυκλώματα και άλλα εξαρτήματα γίνονται ολοένα και μικρότερα και πιο πολύπλοκα, οι πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος (PCB) πρέπει να πληρούν τις ολοένα και πιο απαιτητικές απαιτήσεις για ακεραιότητα, απόδοση και αξιοπιστία σήματος. Μια κρίσιμη πτυχή που επηρεάζει αυτές τις μετρήσεις είναι η Φινίρισμα επιφάνειας PCB.

Το φινίρισμα της επιφάνειας ή η επίστρωση που εφαρμόζεται σε ένα γυμνό PCB εξυπηρετεί πολλαπλές λειτουργίες:

• Προστατεύει τον υποκείμενο χαλκό από την οξείδωση και τη μόλυνση
• Ενεργοποιεί και ενισχύει την ικανότητα συγκόλλησης
• Διευκολύνει τη συγκόλληση και τη διασύνδεση εξαρτημάτων
• Επηρεάζει τη μετάδοση και την ακεραιότητα του σήματος
• Επηρεάζει την ικανότητα κατασκευής και επεξεργασίας

Με διάφορες επιλογές τώρα διαθέσιμες, η επιλογή ενός βέλτιστου φινιρίσματος επιφάνειας συνεπάγεται εξισορρόπηση των απαιτήσεων απόδοσης, κόστους, κατασκευασσιμότητας και εφαρμογής. Αυτό το άρθρο παρέχει μια τεχνική επισκόπηση των πιο κοινών φινιρισμάτων επιφάνειας PCB, συμπεριλαμβανομένων των βασικών χαρακτηριστικών, των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων τους, των εφαρμογών που ταιριάζουν καλύτερα για κάθε τύπο και των παραμέτρων επεξεργασίας.

Παράγοντες οδήγησης στην επιλογή φινιρίσματος επιφάνειας

Διάφορα αλληλεπιδρούντα ζητήματα καθοδηγούν την επιλογή ενός φινιρίσματος επιφάνειας PCB για μια δεδομένη εφαρμογή, όπως:

• Συγκολλησιμότητα και Διαβρεξιμότητα: Η επιφανειακή επίστρωση πρέπει να λιώσει εύκολα τη συγκόλληση, σχηματίζοντας μια συνεπή, ομοιόμορφη ένωση μεταξύ των μαξιλαριών/εξαρτημάτων και της συγκόλλησης χωρίς παραλείψεις συνδέσεων ή γεφύρωσης. Η διαβρεξιμότητα αντιπροσωπεύει την εξάπλωση/προσκόλληση της υγρής συγκόλλησης σε όλο το φινίρισμα της επιφάνειας.
• Οξείδωση και διάρκεια ζωής: Το φινίρισμα της επιφάνειας αποτρέπει την οξείδωση του χαλκού μέσω του αέρα με την πάροδο του χρόνου πριν από τη συγκόλληση για να διατηρήσει τη δυνατότητα συγκόλλησης. Η διάρκεια ζωής εξαρτάται από την στιβαρότητα της επίστρωσης.
• Συμβατότητα συγκόλλησης: Για συγκόλληση σύρματος ή πρόσφυση σε ομοιόμορφες επιστρώσεις ή ενώσεις γλάστρας.
• Φιλικότητα προς το περιβάλλον: Συμμόρφωση με τη νομοθεσία για τη χρήση υλικών, τα απόβλητα, τα λύματα και την ανθρώπινη/περιβαλλοντική υγεία και ασφάλεια.
• Αξιοπιστία και ανθεκτικότητα: Συνέχιση της λειτουργίας υπό ηλεκτρικές, θερμικές και μηχανικές καταπονήσεις κατά τη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Περιλαμβάνει αντοχή σε θερμικό ή μηχανικό σοκ, κόπωση, ηλεκτρική μετανάστευση και άλλα.
• Ακεραιότητα σήματος: Καθαρίστε τα σήματα με ελαχιστοποιημένες παρεμβολές ή εξωτερικές εκπομπές για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας, ραδιοσυχνότητας (RF) ή ευαίσθητες εφαρμογές.
• Δυνατότητα επιθεώρησης και δυνατότητα δοκιμής: Ευκολία εν σειρά αυτοματοποιημένη οπτική επιθεώρηση και ηλεκτρικές δοκιμές. Καθαρισμός φινιρίσματος ενεργοποίηση επιθεώρησης. Οι μάσκες συγκόλλησης ενδέχεται να παρεμβαίνουν.
• Κόστος: Τόσο τα υλικά όσο και τα έξοδα επεξεργασίας, σε σχέση με την απόδοση.
• Κατασκευαστικότητα: Συμβατότητα με διαδικασίες κατασκευής όπως συγκόλληση, καθαρισμός, επίστρωση και συναρμολόγηση. Ελαχιστοποιημένα ποσοστά επανεπεξεργασίας.

Η σημασία κάθε παράγοντα εξαρτάται από τον τύπο του προϊόντος και τις συνθήκες λειτουργίας. Για παράδειγμα, η διάρκεια ζωής και η αντίσταση στην οξείδωση μπορεί να μην έχουν σημασία στην παραγωγή έγκαιρης παραγωγής μεγάλου όγκου με λίγα αποθέματα. Ωστόσο, τα ιατρικά ή αεροδιαστημικά προϊόντα μπορεί να παραμένουν για μήνες ή χρόνια πριν από την ανάπτυξη, γεγονός που απαιτεί μακροζωία.

Επισκόπηση διαδικασίας κατασκευής PCB

Ένα PCB υποστηρίζει μηχανικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα ενώ παρέχει τις ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ τους. Η ίδια η σανίδα είναι ένα μονωτικό εποξειδικό laminate από υαλοβάμβακα επενδυμένο με λεπτό φύλλο χαλκού στη μία ή και στις δύο πλευρές. Αυτό το φύλλο είναι φωτολιθογραφικά διαμορφωμένο σε ίχνη και επιθέματα, σχηματίζοντας τις αγώγιμες διαδρομές. Τα εξαρτήματα συγκολλούνται σε τακάκια, είτε μέσω οπής είτε στην επιφάνεια (SMT). Οι σανίδες πολλαπλών στρώσεων στοιβάζουν μαζί πρόσθετα αγώγιμα και μονωτικά στρώματα εσωτερικά.
Οι γυμνές πλακέτες από το εργοστάσιο PCB πρέπει να υποβληθούν σε διάφορες διαδικασίες φινιρίσματος πριν από τον πληθυσμό με εξαρτήματα:

Προετοιμασία επιφάνειας – Το σχολαστικό πλύσιμο και η μικροεγχάραξη τραχύνει τον χαλκό και απομακρύνει την οξείδωση ή τη μόλυνση από την αποθήκευση, τη μεταφορά ή το χειρισμό.

Εφαρμογή φινιρίσματος επιφάνειας – Η επίστρωση εφαρμόζεται μέσω υγρών χημικών διεργασιών που περιγράφονται παρακάτω για κάθε τύπο φινιρίσματος. Το πάχος, η τραχύτητα και άλλες παράμετροι ελέγχονται στενά.

Επικάλυψη μάσκας συγκόλλησης – Ολόκληρη η επιφάνεια της πλακέτας καλύπτεται με εποξειδικό μελάνι, εξαιρουμένων των μαξιλαριών επαφής και των βυσμάτων που παραμένουν εκτεθειμένα. Παρέχει μόνωση και σήμανση.

Εφαρμογή Silkscreen – Έντυπες σημάνσεις για εξαρτήματα, λογότυπα, δείκτες αναφοράς πλακέτας, δείκτες πολικότητας και περισσότερα βοηθήματα για την κατασκευή και την αντιμετώπιση προβλημάτων.

Ηλεκτρική δοκιμή – Κάθε πλακέτα υποβάλλεται σε έλεγχο εντός κυκλώματος για να επαληθευτεί η συμμόρφωση με την ηλεκτρική συνέχεια και να εντοπιστούν έγκαιρα τα ελαττώματα. Οι σανίδες περνούν/αποτυχαίνουν με βάση αυστηρές απαιτήσεις ποιότητας.

Το φινίρισμα της επιφάνειας σχηματίζει το εξωτερικό στρώμα που διασυνδέει τον χαλκό και την εφαρμοζόμενη συγκόλληση, και έτσι μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τα αποτελέσματα της επακόλουθης επεξεργασίας εάν δεν ταιριάζει σωστά με αυτά. Εξετάζουμε τώρα τις πιο διαδεδομένες επιλογές φινιρίσματος επιφανειών:

Εξομάλυνση θερμού αέρα συγκόλλησης (HASL)

Το μακροβιότερο φινίρισμα επιφάνειας PCB, ισοπέδωση συγκόλλησης θερμού αέρα (HASL) επικαλύπτει την πλακέτα με λιωμένη κόλληση, σχηματίζοντας ένα συγκολλήσιμο στρώμα κράματος κασσίτερου-μόλυβδου. Όπως υποδηλώνει το όνομά του, τα θερμαινόμενα μαχαίρια αζώτου λειαίνουν την υγρή συγκόλληση καθώς ψύχεται, ελαχιστοποιώντας την ανομοιόμορφη συσσώρευση. Το αμόλυβδο HASL αντικαθιστά τις κολλήσεις κασσίτερου-αργύρου-χαλκού.

Διαδικασία: Οι σανίδες εισέρχονται στο σύστημα HASL σε έναν μεταφορέα, περνώντας κάτω από ένα προωθούμενο κύμα λιωμένης κόλλησης που συγκρατείται σε μια πολλαπλή θαλάμου. Μετά τη βύθιση, τα μαχαίρια αέρα εκτοξεύουν τις σανίδες με θερμαινόμενο άζωτο ή αέριο αργού για να ισοπεδώσουν τη συγκόλληση ψύξης σε μια ομοιόμορφη επίστρωση με καλή διαβροχή χαλκού λίγο πριν στερεοποιηθεί η συγκόλληση. Οι ράγες άκρων περιέχουν τη διαδικασία. Οι παράμετροι – θερμοκρασίες, χρόνοι έκθεσης, ροές αερίου και πίεση – απαιτούν αυστηρό έλεγχο για την παραγωγή συνεπών, υψηλής ποιότητας φινιρισμάτων.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Διαδικασία χαμηλού κόστους με υψηλή απόδοση
• Ώριμη τεχνολογία με ιστορικό 50 ετών
• Συγκολλάται καλά σε συγκολλήσεις και εξαρτήματα με βάση τον κασσίτερο
• Καλή διαβρεξιμότητα και επιπεδότητα επιφάνειας
• Η υψηλή κάλυψη χαλκού αντιστέκεται στην οξείδωση
• Διατίθεται χωρίς μόλυβδο σύμφωνα με τις απαιτήσεις RoHS
• Φινίρισμα με οπτικό έλεγχο

εφαρμογές:

Με ισχυρή απόδοση σε χαμηλές τιμές, το HASL ταιριάζει με ευαίσθητα στο κόστος ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, συσκευές, ηλεκτρονικά αυτοκίνητα και εξοπλισμό τηλεπικοινωνιών/δικτύων.

Πλεονεκτήματα:

• Φθηνό, με δυνατότητα μεγάλου όγκου
• Μακρά διάρκεια ζωής
• Συνεπής ικανότητα συγκόλλησης
• Υψηλή αντοχή στη χάραξη/μόλυνση
• Επανεπεξεργάσιμο
• Ορατό για έλεγχο

Μειονεκτήματα:

• Δεν είναι αρκετά επίπεδο για IC λεπτού βήματος
• Το θερμικό σοκ μπορεί να παραμορφώσει τις σανίδες
• Διάλυση μετάλλου με την πάροδο του χρόνου
• Γεφύρωση κινδύνων με πυκνά σχέδια
• Προβλήματα με μουστάκια με καθαρό κασσίτερο
• Σχηματισμός συντριμμιών και σκωρίας

Οργανικό Συντηρητικό Συγκόλλησης (OSP)

Το OSP επικαλύπτει τα ίχνη χαλκού με ένα οργανικό προστατευτικό φιλμ που αποτελείται από ιμιδαζόλη, τριαζόλη ή άλλες ετεροκυκλικές ενώσεις. Αυτό το λεπτό στρώμα πολυμερούς πάχους μόλις 10-100 angstroms αποτρέπει την οξείδωση για 6-12 μήνες, ενώ επιτρέπει τη ροή της συγκόλλησης μόλις θερμανθεί. Η επίστρωση εφαρμόζεται με εμβάπτιση ή ψεκασμό σανίδων μετά από μικροεγχάραξη.

Διαδικασία:

Η προετοιμασία της επιφάνειας με χρήση καθαρισμού και μικροεγχάραξης προετοιμάζει τις σανίδες για εφαρμογή OSP:

1. οι σανίδες εισέρχονται σε έναν κλειστό θάλαμο
2. Η ομίχλη OSP ψεκάζεται ομοιόμορφα σε όλες τις σανίδες
3. οι σανίδες εξέρχονται από τον θάλαμο και στεγνώνουν
4. τελικός καθαρισμός

Τα διαλύματα OSP περιέχουν σταθεροποιητικούς παράγοντες και ρυθμιστικά pH για βέλτιστη απόδοση. Η ψεκασμός του υγρού, η θερμοκρασία, ο χρόνος παραμονής, οι χημικές συγκεντρώσεις και ο χειρισμός μετά την επίστρωση πρέπει να ελέγχονται για την παραγωγή της σωστής ποιότητας και συνοχής επίστρωσης.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Εξαιρετικά λεπτή διαφανής επίστρωση
• Χωρίς μόλυβδο και περιβαλλοντικά ασφαλές
• Πιο ομαλό από το HASL με εξαιρετική επιπεδότητα
• Επανεπεξεργάσιμο φινίρισμα
• Χαμηλότερο πρώτο κόστος από άλλες επιστρώσεις

εφαρμογές:

Το OSP λειτουργεί καλά για ασύρματα και φορητά ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, προϊόντα IoT, αυτοκίνητα, ηλεκτρονικά και ιατρικά ηλεκτρονικά είδη όπου η αξιοπιστία και το περιεχόμενο με μόλυβδο πρέπει να ελαχιστοποιηθούν. Η επίπεδη επιφάνεια βοηθά τις σανίδες με πυκνή συσκευασία.

Πλεονεκτήματα:

• Απλή εφαρμογή χαμηλού κόστους
• Εξαιρετικά επίπεδο φινίρισμα
• Μεγάλη διάρκεια ζωής
• Συνεπής ικανότητα συγκόλλησης
• Εύκολη επανεπεξεργασία πλακών με επίστρωση OSP
• Μειώνει τα σορτς γέφυρας

Μειονεκτήματα:

• Μπορεί να γρατσουνιστεί από το χειρισμό εάν δεν είναι επικαλυμμένο
• Περιορισμένη ικανότητα κάλυψης συγκόλλησης
• Δύσκολο να επιθεωρηθεί οπτικά η κάλυψη
• Σύντομο παράθυρο συναρμολόγησης μόλις ανοίξει
• Κακή αξιοπιστία ανά δοκιμή IPC*
• Η οξείδωση του χαλκού ξαναρχίζει γρήγορα πάνω από τους 175°C

Η δοκιμή IPC συσχέτισε τις επικαλύψεις OSP με αυξημένα ποσοστά αστοχίας υπό θερμικές εκθέσεις, υγρασία και κραδασμούς. Ωστόσο, πολλοί χρησιμοποιούν με επιτυχία το OSP ανεξάρτητα.

Immersion Silver

Η βύθιση των PCB σε ένα λουτρό χημικής εναπόθεσης αργύρου τοποθετεί ένα λεπτό στρώμα αργύρου σε ίχνη χαλκού, χρησιμοποιώντας μια αντίδραση γαλβανικής μετατόπισης. Η επίστρωση έχει πάχος 15-25 μικροίντσες (0.4-0.6 μικρά). Αντιστέκεται στην αμαύρωση ή την οξείδωση για παρατεταμένη διάρκεια.

Διαδικασία:

Η μικροχάραξη ενεργοποιεί την επιφάνεια του χαλκού. Οι σανίδες βυθίζονται σε ένα όξινο διάλυμα νιτρικού αργύρου ή φθοροβορικού αργύρου με προσθήκη οργανικών σταθεροποιητών και επιταχυντών. Τα ιόντα χαλκού ανταλλάσσουν τη θέση τους με ιόντα αργύρου που επικαλύπτουν την σανίδα. Οι παράμετροι - θερμοκρασία, χρόνος παραμονής, χημική σύνθεση και οι συγκεντρώσεις τους - απαιτούν προσεκτικό έλεγχο για τη βελτιστοποίηση του πάχους και την ομοιόμορφη συνέπεια.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Διαδικασία χαμηλού κόστους με μέτρια απόδοση
• Εξαιρετική συγκόλληση και αγωγιμότητα
• Ανθεκτικό σε αμαύρωση και οξείδωση
• Καλή αντοχή πρόσφυσης και δυνατότητα επανεπεξεργασίας
• Κατάλληλο για συγκόλληση σύρματος αλουμινίου

εφαρμογές:

Το Immersion silver λειτουργεί για ασύρματες επικοινωνίες, συστήματα ενημέρωσης και ψυχαγωγίας αυτοκινήτου και ADAS, φωτισμό LED και άλλα ηλεκτρονικά που εξαρτώνται από την αξιοπιστία.

Πλεονεκτήματα:

• Ισχυρή αξιοπιστία αρμών συγκόλλησης
• Προστασία επιφάνειας μεγάλης διάρκειας
• Εξαιρετικά επίπεδη επίπεδη επιφάνεια
• Χαμηλότερο κόστος από τα χρυσά φινιρίσματα
• Χωρίς μόλυβδο και συμβατό με RoHS

Μειονεκτήματα:

• Η επιφάνεια αποχρωματίζεται ελαφρώς με την πάροδο του χρόνου
• Μπορεί να γρατσουνιστεί κατά το χειρισμό
• Σύντομη εργασιακή ζωή μόλις εκτεθεί
• Δύσκολο για δοκιμή εντός κυκλώματος
• Υψηλότερες θερμοκρασίες επεξεργασίας

Immersion Tin

Η βύθιση των καθαρισμένων PCB σε θερμαινόμενα διαλύματα κασσίτερου εναποθέτει ένα προστατευτικό στρώμα κασσίτερου γαλβανικά πάνω σε ίχνη χαλκού. Τα οργανικά πρόσθετα που εισάγονται στο λουτρό από κασσίτερο εμβάπτισης αλλάζουν τη δομή του σατινέ φινιρίσματος από μεγάλο κρυσταλλικό σε μικροκρυσταλλικό, αποτρέποντας προβλήματα με τα μουστάκια από κασσίτερο.

Διαδικασία:

Η προετοιμασία της σανίδας πραγματοποιείται μέσω τυπικού καθαρισμού, μικροεγχάραξης, έκπλυσης με νερό και στη συνέχεια εμβάπτισης με οξύ πριν από την είσοδο στο λουτρό από κασσίτερο εμβάπτισης. Η διατήρηση της ακριβούς ρύθμισης της θερμοκρασίας των διαλυμάτων αλκαλικού κασσίτερου μαζί με την ελεγχόμενη διάρκεια παραμονής, την ταχύτητα ανύψωσης και τις συγκεντρώσεις προσθέτων οδηγεί σε συνοχή. Η εναπόθεση δημιουργεί ένα στρώμα ματ κασσίτερου πάχους 4-10 μικροίντσες (0.1 – 0.25 micron).

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Λευκή ματ επίστρωση κασσίτερου
• Διατηρήθηκε εξαιρετική ικανότητα συγκόλλησης
• Ομοιομορφία πάχους στρώσης
• Ελάχιστη διάλυση χαλκού
• Αντικατάσταση σταγόνων διαλύματος για κασσίτερο-μόλυβδο

εφαρμογές:

Βυθίστε τα παλτά από κασσίτερο περίπλοκες, πυκνά συσκευασμένες σανίδες καλά. Αντέχει σε κράματα υψηλότερης θερμοκρασίας όπως εφαρμογές συγκόλλησης αργύρου-χαλκού. Η προσιτή διαδικασία ταιριάζει επίσης σε χρήσεις υψηλής αξιοπιστίας στην άμυνα, την αεροδιαστημική, τη ναυσιπλοΐα και τις επικοινωνίες.

Πλεονεκτήματα:

• Ομαλή επίπεδη επίστρωση για IC με εξαιρετικά λεπτό βήμα
• Χωρίς μουστάκια
• Επανεπεξεργάσιμο και επισκευάσιμο φινίρισμα
• Αδιαπέραστο από την οξείδωση στην αποθήκευση
• Ικανότητα συγκόλλησης χωρίς ροή
• Χαμηλότερο μακροπρόθεσμο κόστος

Μειονεκτήματα:

• Σύντομη εργασιακή ζωή μόλις εκτεθεί
• Επιρρεπής σε λεκέδες και θαμπό
• Ανησυχίες τερματισμού με ματ φινίρισμα
• Δύσκολο να επιθεωρηθεί οπτικά η κάλυψη
• Διαδικασία ευαίσθητη στη θερμοκρασία

Immersion Gold (ENIG)

Ο ηλεκτρικός χρυσός εμβάπτισης νικελίου (ENIG) εναποθέτει δύο μεταλλικά στρώματα για στιβαρή προστασία και δυνατότητα συγκόλλησης. Πρώτον, μια αυτοκαταλυτική χημική αντίδραση απλώνει το νικέλιο κατά μήκος του χαλκού σε πάχος 3-7 microns χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα. Στη συνέχεια, μια αντίδραση μετατόπισης μεταξύ νικελίου και διαλύματος αντικαθιστά τα άτομα της επιφάνειας του νικελίου με μια λεπτή επικάλυψη χρυσού πάχους μόλις 0.05-0.15 μικρομέτρων.

Διαδικασία:

Η αρχική μικροεγχάραξη PCB προετοιμάζει τον χαλκό. Οι σανίδες εισέρχονται σε ένα ηλεκτρικό δοχείο επινικελίωσης. Μόλις καταλυθεί, αυτή η διαδικασία αυτοκαταλυτικής εναπόθεσης επιστρώνει συνεχώς το νικέλιο χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα. Η θερμοκρασία, τα ρυθμιστικά διαλύματα pH, οι χημικές συγκεντρώσεις και η διάρκεια παραμονής πρέπει να παραμένουν ισορροπημένα για συνέπεια. Μετά το ξέπλυμα με νερό, οι σανίδες βυθίζονται σε ένα θερμαινόμενο διάλυμα χρυσού το οποίο εκτοπίζει γαλβανικά τα άτομα νικελίου, σχηματίζοντας ένα λεπτό στρώμα χρυσού.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Μέτριο κόστος για αξιόπιστη προστασία
• Διάρκεια ζωής 12+ μήνες
• Το στρώμα χρυσού παραμένει σε μεγάλο βαθμό αδρανές
• Συγκολλάται χωρίς προετοιμασία
• Εξαιρετικά επίπεδη επιφάνεια
• Αξιόπιστη αλλά πολύπλοκη διαδικασία

εφαρμογές:

Το ENIG ταιριάζει σε προϊόντα υψηλότερης αξίας, όπως εταιρικοί διακομιστές, υποδομές τηλεπικοινωνιών, αμυντικά ηλεκτρονικά, αεροηλεκτρονικά και ιατρικά προϊόντα όπου η μεγάλη διάρκεια ζωής και η αξιοπιστία πεδίου αυξάνουν την αξία έναντι του κόστους.

Πλεονεκτήματα:

• Μακράς διάρκειας προστασία από την οξείδωση
• Εξαιρετική επιπεδότητα που βοηθά τα IC λεπτού βήματος
• Σταθερό ομοιόμορφο πάχος
• Επιφάνεια υψηλής συγκολλήσεως
• Το σκληρό χρυσό στρώμα αντέχει στη φθορά
• Ιδανικό για συγκόλληση σύρματος αλουμινίου

Μειονεκτήματα:

• Υψηλό κόστος υλικού (χρυσός)
• Σύνθετος έλεγχος διαδικασίας
• Εύθραυστο στρώμα νικελίου κάτω από το χρυσό
• Κίνδυνος μαύρου μαξιλαριού με την πάροδο του χρόνου
• Το πάχος του χρυσού είναι δύσκολο να ελεγχθεί

Ηλεκτρολυτικό Νικέλιο/Χρυσό

Οι επιμεταλλώσεις νικελίου/χρυσού εφαρμόζουν δύο μεταλλικές στρώσεις γαλβανικά χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα σε αντίθεση με το ENIG. Η αρχική φωτεινή επικάλυψη από νικέλιο τρέχει πολύ πιο παχύ στις 100-250 μικροίντσες (2.5-6 μικρά) προτού η επίστρωση χρυσού φλας πέσει στις 10-50 μικροίντσες (0.25-1.25 μικρά). Αυτή η ηλεκτρολυτική διαδικασία επιτρέπει παχύτερες, σκληρότερες στρώσεις χρυσού.

Επισκόπηση διαδικασίας:

Τα μικροχαραγμένα PCB τοποθετούνται σε δεξαμενές ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης με νικέλιο και χρυσό με τη σειρά όπου οι βυθισμένες άνοδοι και οι κάθοδοι επιτρέπουν τη ροή ρεύματος εναποθέτοντας μέταλλο στις σανίδες. Η ακριβής ρύθμιση της χημείας του διαλύματος, των θερμοκρασιών, των τάσεων και των παραμέτρων κυματομορφής εξασφαλίζει συνέπεια. Τα σχέδια των εξαρτημάτων αποφεύγουν τις τσέπες αέρα ή τις διαφορές πυκνότητας σε όλες τις σανίδες.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Πιο παχύ στρώμα χρυσού παραλλαγές
• Αντέχει σε επαναλαμβανόμενους κύκλους ζευγαρώματος
• Χωρίς μόλυβδο και συμβατό με RoHS
• Επανεπεξεργάσιμο φινίρισμα

εφαρμογές:

Οι σύνδεσμοι, τα δάχτυλα των άκρων, τα σημεία επαφής και τα μαξιλαράκια συγκόλλησης χρησιμοποιούν την ανθεκτικότητα, ενώ το μέτριο κόστος ταιριάζει σε εφαρμογές με μεγαλύτερη ευαισθησία στο κόστος.

Πλεονεκτήματα:

• Πιο σκληρός, πιο ανθεκτικός χρυσός στη φθορά
• Χαμηλότερο κόστος υλικού έναντι ENIG
• Αξιόπιστες συγκολλήσεις
• Διαδικασία υψηλής απόδοσης
• Επιτρέπει τη δοκιμή ανιχνευτή

Μειονεκτήματα:

• Εξαιρετικά ευαίσθητο στην τεχνική
• Μακρύς χρόνος διαδικασίας
• Τα εύθραυστα στρώματα μπορεί να ραγίσουν
• Τα πυκνά PCB κινδυνεύουν να δημιουργήσουν κενά
• Οι περιοχές με μάσκα συγκόλλησης μπορεί να χρειάζονται ζυγούς

Electroless Ni Electroless Pd Immersion Au (ENEPIG)

Το ENEPIG ολοκληρώνει την αναβάθμιση του ENIG, αντικαθιστώντας το υπόστρωμα νικελίου με ηλεκτρικό παλλάδιο πριν από την εναπόθεση χρυσού για ενισχυμένη προστασία της επιφάνειας χωρίς διάβρωση από νικέλιο ή κίνδυνο μαύρου μαξιλαριού. Ωστόσο, ως νεότερη διαδικασία, αυτή τη στιγμή κοστίζει περισσότερο από το ENIG.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Εξαιρετική διάρκεια ζωής 
• Ανθεκτικό στη διάβρωση και αδρανές
• Ανώτερο φράγμα οξείδωσης
• Χωρίς μόλυβδο και συμβατό με RoHS
• Επανεπεξεργάσιμο φινίρισμα

εφαρμογές:

Το ENEPIG ταιριάζει καλύτερα σε εφαρμογές υψηλής αξιοπιστίας με μεγάλη διάρκεια ζωής, όπως η αεροδιαστημική, η άμυνα και τα ιατρικά προϊόντα, όπου η αξιοπιστία καθοδηγεί την αξία σε σχέση με το αρχικό κόστος.

Πλεονεκτήματα:

• Υψηλότερη αξιοπιστία και μακροζωία
• Εξαλείφει τον κίνδυνο μαύρου μαξιλαριού
• Ιδανικό για τις ανάγκες συγκόλλησης καλωδίων
• Εξαιρετικά επίπεδη επίπεδη επιφάνεια
• Συγκολλάται για 10+ χρόνια

Μειονεκτήματα:

• Φινίρισμα με το υψηλότερο κόστος
• Παρατεταμένος χρόνος διαδικασίας
• Περιορισμένη εμπειρία στον κλάδο
• Προκλήσεις ελέγχου διαδικασίας
• Δύσκολο να επιθεωρηθεί οπτικά

Συμπέρασμα

Αυτή η επισκόπηση των πρωτογενών φινιρισμάτων επιφανειών υπογράμμισε πώς η κατασκευή PCB αντιπροσωπεύει μια σειρά αλληλοεξαρτώμενων διαδικασιών όπου κάθε βήμα στην πορεία επηρεάζει το αποτέλεσμα αυτών που ακολουθούν. Το φινίρισμα της επιφάνειας – είτε επιπέδωση με συγκόλληση ζεστού αέρα, οργανικό συντηρητικό συγκόλλησης, ασήμι εμβάπτισης, κασσίτερο εμβάπτισης, χρυσός εμβάπτισης ηλεκτρολυτικού νικελίου, χρυσός ηλεκτρολυτικό νικέλιο ή σχετικές παραλλαγές – ασκεί σημαντική επιρροή.

Οι μηχανικοί λαμβάνουν υπόψη τη διάρκεια ζωής, τη δυνατότητα συγκόλλησης, την καταλληλότητα συγκόλλησης, τις ανάγκες αξιοπιστίας, την ακεραιότητα του σήματος και τους περιορισμούς κόστους μεταξύ άλλων καθοριστικών παραγόντων όταν επιλέγουν ένα φινίρισμα για τη συγκεκριμένη εφαρμογή και το περιβάλλον λειτουργίας τους. Πρόσθετα ζητήματα περιλαμβάνουν την κατασκευαστικότητα, την απόδοση, τη χρήση εξοπλισμού και την ευκολία ελέγχου ποιότητας.

Η προσπάθεια για μια ιδανική βελτιστοποίηση σε αυτή τη μήτρα εκτιμήσεων επιτρέπει τελικά το λειτουργικό, αξιόπιστο και οικονομικό ηλεκτρονικό υλικό. Καθώς οι εφαρμογές προχωρούν και οι απαιτήσεις γίνονται πιο αυστηρές, μπορούμε να περιμένουμε τη συνέχιση της καινοτομίας στις επιλογές φινιρίσματος επιφανειών και στις τεχνικές επεξεργασίας για την κάλυψη των αναδυόμενων αναγκών.