Arten der Oberflächenbehandlung von Leiterplatten

Gängige Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Leiterplatten, darunter: HASL (Heißluft-Lotnivellierung), organische Beschichtung (OSP), Immersionsgold, Immersionssilber, Immersionszinn und so weiter.

HASL (Heißluft-Lötnivellierung)

Heißluftnivellierung, auch Heißluftlotnivellierung genannt, ist der Prozess, bei dem die Leiterplattenoberfläche mit geschmolzenem Zinn-Blei-Lot beschichtet und durch Erhitzen mit Druckluft nivelliert (geblasen) wird, sodass eine Beschichtungsschicht entsteht, die sowohl gegen Kupferoxidation als auch beständig ist kann eine gute Lötbarkeit bieten.Das Lot und das Kupfer bilden an der Verbindungsstelle der Heißluftanlage Kupfer-Zinn-Verbindungen mit einer Dicke von etwa 1 bis 2 Mil.

Die Leiterplatte wird während der Heißluftbearbeitung in geschmolzenes Lot eingetaucht, und das Luftmesser bläst das flüssige Lot flach, bevor das Lot aushärtet. Dadurch kann der Meniskus des Lots auf der Kupferoberfläche minimiert und Lotbrücken verhindert werden.

Heißluft wird in vertikalen Typ und horizontalen Typ zwei unterteilt. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass der horizontale Typ besser ist. Hauptsächlich ist die horizontale Heißluftnivellierungsbeschichtung gleichmäßiger und kann eine automatische Produktion erreichen.Der allgemeine Prozess ist: Mikroätzen – Vorwärmen – Beschichtungsflussmittel – Zinnspritzen – Reinigen.

OSP-Platine

OSP unterscheidet sich von anderen Oberflächenbehandlungsverfahren dadurch, dass es als Barriereschicht zwischen Kupfer und Luft fungiert.Vereinfacht ausgedrückt ist OSP ein chemisch gewachsener organischer Hautfilm auf einer sauberen, blanken Kupferoberfläche.Dieser Film verfügt über Antioxidations-, Hitzeschock- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, um die Kupferoberfläche in der normalen Umgebung vor Rost (Oxidation oder Vulkanisation usw.) zu schützen.Gleichzeitig muss das Flussmittel beim anschließenden Schweißen bei hoher Schweißtemperatur schnell und einfach entfernt werden.

Der einfache Prozess und die geringen Kosten der organischen Beschichtung machen sie in der Industrie weit verbreitet.Die ersten organischen Beschichtungsmoleküle waren Imidazol und Benzotriazol, die als Rostschutzmittel wirken, und die neuesten Moleküle sind hauptsächlich Benzoimidazol.Um sicherzustellen, dass mehrere Reflow-Lötvorgänge durchgeführt werden können, reicht nur eine Schicht organischer Beschichtung auf der Kupferoberfläche nicht aus, es müssen viele Schichten vorhanden sein, weshalb dem Chemikalientank normalerweise Kupferflüssigkeit hinzugefügt werden muss.Nach dem Auftragen der ersten Schicht adsorbiert die Beschichtungsschicht Kupfer.Dann bindet sich eine zweite Schicht organischer Beschichtungsmoleküle an das Kupfer, bis zwanzig oder sogar Hunderte organischer Beschichtungsmoleküle auf der Kupferoberfläche zusammenlaufen.

Der allgemeine Prozess ist: Entfetten – Mikroätzen – Beizen – Reinigung mit reinem Wasser – organische Beschichtung – Reinigung, die Prozesskontrolle ist relativ einfach, um den Behandlungsprozess zu zeigen.

ENIG-Platine

Immersionsgold ist eine dicke Schicht aus einer Nickel-Gold-Legierung mit guten elektrischen Eigenschaften auf der Kupferoberfläche und kann die Leiterplatte lange schützen.Im Gegensatz zu OSP, das nur als Rostschutzschicht verwendet wird, kann es bei der langfristigen Verwendung von Leiterplatten nützlich sein und gute elektrische Eigenschaften erzielen.Darüber hinaus verfügt es über eine Umweltverträglichkeit, die andere Oberflächenbehandlungsverfahren nicht bieten.

Der Grund für die Vernickelung liegt darin, dass Gold und Kupfer untereinander diffundieren und die Nickelschicht die Diffusion zwischen ihnen verhindern kann. Wenn keine Nickelschichtbarriere vorhanden ist, breitet sich das Gold innerhalb weniger Stunden im Kupfer aus.Ein weiterer Vorteil der stromlosen Vernickelung/Goldauslaugung ist die Festigkeit von Nickel. Nur eine Nickeldicke von 5 µm kann die Ausdehnung in Z-Richtung bei hohen Temperaturen kontrollieren.Darüber hinaus kann die chemische Vernickelung auch die Auflösung von Kupfer verhindern, was dem bleifreien Schweißen zugute kommt.

Der allgemeine Prozess ist wie folgt: Beizen, Reinigen – Mikroätzen – Vorlaugen – Aktivierung – stromloses Vernickeln – chemische Goldlaugung.Der Prozess umfasst sechs Chemikalientanks mit fast 100 Arten von Chemikalien und ist komplexer.

Immersionssilber

Der Versilberungsprozess liegt zwischen der OSP- und der ENIG-Beschichtung und ist einfach und schnell.Immersionssilber soll keine dicke Panzerung auf die Leiterplatte auftragen, selbst wenn es Hitze, Feuchtigkeit und Verschmutzung ausgesetzt wird, gute elektrische Eigenschaften bietet und eine gute Lötbarkeit beibehält, aber an Glanz verliert.Da sich unter der Silberschicht kein Nickel befindet, weist Immersionssilber nicht die gleiche gute physikalische Festigkeit auf wie Immersionsgold.

Bei der Versilberung handelt es sich um eine Verdrängungsreaktion, bei der es sich um eine reine Silberbeschichtung im Submikrometerbereich handelt.Manchmal enthält der Silberlaugungsprozess auch etwas organisches Material, hauptsächlich um Silberkorrosion zu verhindern und Silbermigrationsprobleme zu beseitigen. Es ist im Allgemeinen schwierig, diese dünne Schicht organischer Substanz zu messen. Die Analyse zeigt, dass das Gewicht des Organismus weniger als 1 % beträgt.

Immersionszinn

Da alle Lote auf Zinn basieren, kann die Zinnschicht mit jeder Art von Lot kombiniert werden, und unter diesem Gesichtspunkt hat das Zinn-Tauchverfahren große Entwicklungsperspektiven.Allerdings ist die bisherige Leiterplatte anfällig für Zinn-Schneebesen nach dem Verzinnungsprozess, Zinn-Schneebesen und Zinnmigration im Schweißprozess führen zu Zuverlässigkeitsproblemen, so dass die Verwendung des Verzinnungsprozesses begrenzt ist.Nach Zugabe organischer Zusatzstoffe zur Auslaugungslösung weist die Zinnschichtstruktur eine körnige Struktur auf, die die vorherigen Probleme überwindet und eine gute thermische Stabilität und Schweißbarkeit aufweist.

Durch das Immersionszinnverfahren können flache intermetallische Kupfer-Zinn-Metallverbindungen gebildet werden, wodurch Immersionszinn die gleiche gute Lötbarkeit aufweist wie das Glätten mit Heißluft, ohne dass das lästige Ebenheitsproblem des Glättens mit Heißluft auftritt.Es gibt auch kein Diffusionsproblem zwischen stromloser Vernickelung und Immersionsgold.Nur ist die Dose nicht allzu lange haltbar.

Andere Oberflächenbehandlungsverfahren werden seltener angewendet, darunter die Galvanisierung von Nickelgold und stromlosem Palladium.

ENIG-Beschichtung

Galvanisiertes Nickelgold ist der Urheber des PCB-Oberflächenbehandlungsprozesses. Seit dem Aufkommen von PCB haben sich langsam andere Prozesse weiterentwickelt.Bei der Nickelvergoldung wird zunächst eine Nickelschicht auf den Oberflächenleiter der Leiterplatte galvanisiert und anschließend eine Goldschicht galvanisiert, hauptsächlich um die Diffusion zwischen Gold und Kupfer zu verhindern.Es gibt zwei Arten der Nickelvergoldung: Weichvergoldung (reines Gold, die Goldoberfläche sieht nicht glänzend aus) und Hartvergoldung (glatte und harte Oberfläche, verschleißfest, enthält Kobalt und andere Elemente, die Oberfläche sieht heller aus) .Weichgold wird hauptsächlich für Chipverpackungsgolddraht verwendet.Hartgold wird hauptsächlich in nicht geschweißten elektrischen Verbindungen (z. B. Goldfingern) verwendet.

Unter normalen Umständen führt das Schweißen dazu, dass die Galvanisierung spröde wird, was die Lebensdauer verkürzt. Vermeiden Sie daher Schweißen an der Galvanisierung.Eine stromlose Vernickelung/Tauchvergoldung kommt jedoch selten vor, da das Gold sehr dünn und gleichmäßig ist.

Pd-Beschichtung

Der Prozess der stromlosen Palladiumbeschichtung ähnelt dem der stromlosen Nickelbeschichtung.Der Hauptprozess besteht darin, Palladiumionen auf der katalysierten Oberfläche durch ein Reduktionsmittel (z. B. Natriumdihydrogenhypophosphat) zu Palladium zu reduzieren. Das neu gebildete Palladium kann als Katalysator zur Förderung der Reaktion bezeichnet werden, sodass Palladium in beliebiger Dicke abgeschieden werden kann .Die Vorteile der stromlosen Palladiumbeschichtung sind eine gute Schweißzuverlässigkeit, thermische Stabilität und Oberflächenebenheit.Der Nachteil besteht darin, dass Palladium ein relativ seltenes Edelmetall ist, weshalb die Kosten steigen.

Derzeit ist die Oberflächentechnologie von Seekpcb vollständig auf die Bedürfnisse der Kunden zugeschnitten, und die Oberflächenbehandlung von Leiterplatten ist entscheidend für die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit.Wir werden verschiedene Arten von oberflächenbehandelten Leiterplatten behandeln, um Leiterplatten bereitzustellen, die eine gute intermetallische Bindung und Haltbarkeit von Komponenten verbessern.