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PCB表面处理技巧

保持PCB板耐用性和性能的最佳方法之一就是选择理想的PCB表面光洁度。确实,考虑正确的PCB表面光洁度与考虑正确的制造商一样至关重要。如果您不小心选择合适的PCB涂层,则在PCB组装和/或可靠性问题期间可能会遇到困境。那么,PCB表面处理是什么?

PCB表面处理技巧

什么是PCB表面处理

PCB表面处理是一种保护电路板免受某些组件损坏的方法。简而言之,这是一种旨在保护接触垫和焊垫不受污染和/或氧化的策略。保持高水平保护的原因是制造商使用铜来促进电流的有效流动。因此,如果没有正确的表面光洁度,铜材料可能会经历氧化过程,从而难以焊接元件。可选地,铜材料的氧化可以使电接触垫具有糟糕的电连接。

那么所有PCB表面的光洁度是否都最好?好吧,表面处理很多,因此选择合适的表面处理可能具有挑战性。原因是所有的表面光洁度都有其优缺点。考虑到这一点,有必要根据PCB的存储,易于组装,设计和功能来选择最佳的一种。

7种常见的PCB表面处理类型

下面讨论的是常见的表面处理类型,以及它们的缺点和好处。

1. HASL

热空气焊料调平或简称HASL是一种流行且具有成本效益的表面处理类型。表面处理需要将PCB板浸入铅/的熔融材料中,然后用热风刀去除多余的熔融合金。如果您使用的是大型SMT元件或通孔组件,则这种类型的PCB表面处理可以非常好地工作。如果您要使用小于SOIC 0805的较小组件的PCB板,那么它不是一个理想的选择。

基本上,电路板的表面不是完全平整的,因此,在使用小型PCB组件时可能会引起一些问题。通常,使用的焊料是锡铅。因此,您的电路板表面不符合RoHS规定。另外,如果最小化铅量至关重要,您宁愿选择无铅HASL选项。

为了使此过程成功,必须掌握一些方面。其中包括焊接温度,气刀压力,提升速度,气刀温度和浸焊时间。

优点

  • 相当长的存储时间
  • 无铅,这意味着它符合RoHS
  • 高性价比
  • 良好的铜覆盖率和焊盘润湿
  • 技术成熟
  • 非常适合进行电气测试和外观检查

缺点

  • 不适用于引线键合
  • 不适合在电容式触摸开关中使用
  • 熔化的焊料会导致自然的弯月面,这会导致不良的平面度
  • HASL并不理想,尤其是在薄板中,因为镀液会产生高热量,从而导致板翘曲

2. OSP

OSP被更好地称为有机可焊性防腐剂,它具有防锈蚀性能,可保护PCB铜表面免受污染和/或氧化。利用一层薄薄的保护材料,并通过称为传送的过程将其施加到木板的表面。

通常,该过程使用与铜相连的水基有机材料,并提供称为有机金属的层。该层至关重要,因为它可以保护表面免于焊接。简而言之,该层必须具有一些特性,例如抗氧化性,耐湿性和耐热冲击性。这些特性还有助于防止铜材料生锈。

优点

  • 简单且具有成本效益
  • 垫面非常细
  • 环保
  • 无铅
  • 可重做

缺点

  • 存储,寿命和处理能力差
  • 润湿性差
  • 低防护
  • 挑战衡量胶片质量

3.沉银

锡选项和浸银与铜的反应不同。尽管如此,将其引入空气中也不会被破坏。这暗示需要将其适当地存储在防锈区域中。存放在一个大包装中意味着可以焊接大约6-12个月。万一您将板子从存储区域中取出,则必须在同一天进行回流焊。如果使用镀金,则可以实现长久的保质期。

优点

  • 出色的浸泡效果
  • 出色,适用于平滑的BGA /间距/较小的元件
  • 更高的可焊性
  • 无铅
  • 低成本
  • 铝线连接的理想选择

缺点

  • 容易被污染
  • 困难的电力测试
  • 组装时间短
  • 需要高存储量

4.浸锡

因为几乎每种焊料都是锡基的,所以它们的层可以押韵任何种类的焊料。浸锡的情况是浸锡溶液中包含有机成分后,会形成粒状结构的锡层。这是至关重要的,因为锡迁移的问题将得到解决,并提高可焊性和热稳定性。

浸锡的过程可能导致与金属间化合物形成扁平的铜。这是至关重要的,因为整个浸锡将具有出色的可焊性,而不会出现平整度问题。

优点

  • 非常适合生产水平线
  • 平滑走线处理的理想选择
  • SMT的理想选择
  • 平坦度好

缺点

  • 进行电气测试的挑战
  • 高储存条件
  • 致癌物质参与该过程
  • 锡晶须可以引发焊点和其他次要问题

5.电解镍

这是一种非常流行的表面处理。压倒性的爱的原因是它可以解决与其他类型的表面处理有关的几个主要问题。该表面光洁度分为两个部分。第一部分包括镍层,该镍层用作理想表面和对板铜的阻挡层。第二部分包括金层,该金层用于在存储板时保护镍层。

优点

  • 出色的平板表面
  • 非常适合PTH
  • 无铅
  • 保质期长

缺点

  • 最贵的
  • 可焊性差

6. ENEPIG

这也是一种流行的表面处理和ENIG(电解镍)的升级。与ENIG不同,ENEPIG拥有在金和镍之间额外的钯层的特性。该层有助于保护镍层免受腐蚀和污染等某些过程的影响,并且避免了ENIG表面光洁度通常会发生的黑垫现象。尽管金的层数少于ENIG的层数,但ENEPIG的镀层非常昂贵。

优点

  • 享受所有的ENIG好处,而不会出现黑垫等问题
  • 没有腐蚀的风险
  • 比ENIG更适用于电线连接
  • 无铅
  • 储存时间长

缺点

  • 昂贵的
  • 复杂的过程
  • 挑战控制

7.无铅HASL

无铅HASL通常与普通和/或标准HASL相同。但是,主要区别在于它不使用锡铅焊料。无铅HASL可以使用锡镍,锡铜或锡镍铜锗等材料。这些组件至关重要,因为它们使PCB板整体符合RoHS要求并且是一种经济的选择。但是,就像普通的HASL一样,无铅HASL也不适合用于较小的组件。

如果您将使用较小的组件,建议尝试使用浸入式PCB涂层。但是,您必须准备好花更多的钱,因为浸入式涂料的成本稍高,但更适合完成任务。

优点

  • 高性价比
  • 出色的可焊性
  • 启用窗口的大型处理
  • 促进几次热郊游

骗子

  • 小垫和大垫之间的地形/厚度变化
  • 在平滑的音调上架桥
  • 对于间距小于2000万的BGA和SMD而言不是理想选择
  • 不适合HDI组件

选择PCB表面处理时的关键注意事项

选择合适的PCB表面光洁度在公园里并不是一件容易的事,特别是对于初学者而言。有许多可供选择的选项,整体体验令人生畏。这些表面处理剂具有独特的特性,这具有挑战性,因此与众不同。因此,如果您要使用正确的表面光洁度,请务必考虑以下方面。

  • 符合RoHS

您选择的表面光洁度必须符合RoHS法规。本质上,正确的表面处理必须使用无铅材料。

  • 润湿性和可焊性

润湿性和可焊性是PCB制造中必不可少的方面。因此,在寻找合适的表面光洁度时,您必须了解某些选项(例如ENEPIG和OSP)会影响可焊性过程。另外,像HASL这样的其他选项也很棒。

  • 垫平整度

通常,某些选择会导致表面不均,这会影响可焊性,性能以及其他过程。如果平整度对您很重要,则只需选择平整且薄薄的选项即可。在这种情况下,理想的选择是ENEPIG,ENIG和OSP。

  • 铝或金线键合

如果限于使用铝线或金线连接,则必须选择ENEPIG和ENIG。

  • 贮藏条件

基本上,某些类型的PCB表面光洁度较弱,需要小心处理。其他选件也不易碎,因此可以提高电路板的耐用性。

  • 焊接周期

您还需要考虑对电路板进行返工和/或焊接的次数。理想情况下,有几个选项非常适合返工。其他的则很难再加工,尤其是浸锡。

结论

选择合适的PCB表面光洁度首先要考虑一些基本方面,例如材料成本和性能要求。如果您想考虑最便宜的选择,锡铅HASL可能是正确的选择。但是,您需要记住,它不符合RoHS。它不必符合RoHS,无铅HASL可能很棒。仅当没有可用的平滑螺距元件时,此选项才是理想的选择,因为无铅HASL不能在平板上出色地使用。如果设计要求符合RoHS要求和平滑的间距元素,则可以采用扁平无铅表面处理,例如ENIG和Immersion silver。

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