Der grundlegendste Zweck der PCB-Oberflächenbehandlung besteht darin, eine gute Schweißbarkeit oder elektrische Eigenschaften sicherzustellen. Da Kupfer in der Natur dazu neigt, in Form von Oxiden in der Luft zu existieren, ist es unwahrscheinlich, dass es lange Zeit als ursprüngliches Kupfer erhalten bleibt, daher muss es mit Kupfer behandelt werden.
Es gibt viele Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Leiterplatten. Die häufigsten sind flache, organisch geschweißte Schutzmittel (OSP), vollflächig vernickeltes Gold, Shen Jin, Shenxi, Shenyin, chemisches Nickel, Gold und galvanisches Hartgold. Symptom.
1. Die heiße Luft ist flach (Sprühdose)
Der allgemeine Ablauf des Heißluftnivellierungsprozesses ist: Mikroerosion → Vorwärmen → Beschichtungsschweißen → Sprühdose → Reinigen.
Heißluft ist flach, auch bekannt als Heißluftschweißen (allgemein bekannt als Zinnspray). Dabei wird geschmolzenes Zinn (Blei) auf die Leiterplattenoberfläche geschweißt und durch Erhitzen die Luft gleichgerichtet (geblasen) komprimiert, um eine Schicht gegen Kupferoxidation zu bilden. Dadurch können auch gut schweißbare Beschichtungsschichten hergestellt werden. Die gesamte Schweißnaht und das Kupfer der Heißluft bilden zusammen eine Kupfer-Zinn-Metall-Verbindung. Leiterplatten sinken normalerweise in das geschmolzene Schweißwasser; der Windmesser bläst die flüssig geschweißte flache Flüssigkeit vor dem Schweißen.
Die thermische Windstärke wird in zwei Typen unterteilt: vertikal und horizontal. Es wird allgemein angenommen, dass der horizontale Typ besser ist. Es ist vor allem die horizontale Heißluftrektifikationsschicht, die relativ gleichmäßig ist, was eine automatisierte Produktion ermöglicht.
Vorteile: längere Lagerzeit; nach Fertigstellung der Leiterplatte ist die Kupferoberfläche vollständig nass (Zinn ist vor dem Schweißen vollständig bedeckt); geeignet zum Bleischweißen; ausgereifter Prozess, niedrige Kosten, geeignet für Sichtprüfung und elektrische Prüfung
Nachteile: Nicht für die Linienbindung geeignet; aufgrund der Oberflächenebenheit gibt es auch Einschränkungen bei SMT; nicht für die Konstruktion von Kontaktschaltern geeignet. Beim Sprühen von Zinn löst sich Kupfer auf, und die Platte wird heiß. Besonders bei dicken oder dünnen Platten ist das Sprühen von Zinn eingeschränkt, und der Produktionsvorgang ist umständlich.
2, organischer Schweißschutz (OSP)
Der allgemeine Prozess ist: Entfetten –> Mikroätzen –> Beizen –> Reinigen mit reinem Wasser –> organisches Beschichten –> Reinigen, und die Prozesssteuerung ist relativ einfach, um den Behandlungsprozess darzustellen.
OSP ist ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Kupferfolien für Leiterplatten (PCB) gemäß den Anforderungen der RoHS-Richtlinie. OSP steht für Organic Solderability Preservatives, auch bekannt als organische Lötbarkeitskonservierungsmittel oder im Englischen auch als Preflux. Einfach ausgedrückt ist OSP ein chemisch gewachsener organischer Hautfilm auf einer sauberen, blanken Kupferoberfläche. Dieser Film ist oxidations-, hitzeschock- und feuchtigkeitsbeständig und schützt die Kupferoberfläche in der normalen Umgebung vor Rost (Oxidation oder Vulkanisation usw.). Beim anschließenden Schweißen bei hohen Temperaturen muss dieser Schutzfilm jedoch schnell und einfach durch das Flussmittel entfernt werden, damit die freiliegende saubere Kupferoberfläche in kürzester Zeit sofort mit dem geschmolzenen Lot verbunden werden kann und eine feste Lötverbindung entsteht.
Vorteile: Der Prozess ist einfach, die Oberfläche ist sehr eben und eignet sich für bleifreies Schweißen und SMT. Leicht nachzubearbeiten, komfortabler Produktionsablauf, geeignet für horizontalen Linienbetrieb. Die Platine ist für Mehrfachverarbeitung geeignet (z. B. OSP+ENIG). Kostengünstig, umweltfreundlich.
Nachteile: Die Anzahl der Reflow-Schweißungen ist begrenzt (mehrfache Schweißungen in dicker Ausführung zerstören die Folie, grundsätzlich kein Problem bei zweimaligem Schweißen). Nicht geeignet für Crimp-Technologie oder Drahtbindung. Visuelle und elektrische Erkennung sind nicht geeignet. Für SMT ist N2-Gasschutz erforderlich. SMT-Nacharbeit ist nicht geeignet. Hoher Lagerbedarf.
3, die ganze Platte vernickelt Gold
Bei der Vernickelung wird die Leiteroberfläche einer Leiterplatte zunächst mit einer Schicht Nickel und anschließend mit einer Schicht Gold überzogen. Die Vernickelung dient hauptsächlich dazu, die Diffusion zwischen Gold und Kupfer zu verhindern. Es gibt zwei Arten der galvanischen Vernickelung: Weichgold (reines Gold, die Goldoberfläche glänzt nicht) und Hartgold (glatte, harte Oberfläche, verschleißfest, mit anderen Elementen wie Kobalt, die Goldoberfläche glänzt). Weichgold wird hauptsächlich für Chip-Verpackungen und Golddrähte verwendet; Hartgold wird hauptsächlich für nicht verschweißte elektrische Verbindungen verwendet.
Vorteile: Lange Lagerzeit >12 Monate. Geeignet für Kontaktschalterdesign und Golddrahtbindung. Geeignet für elektrische Tests
Schwäche: Höhere Kosten, dickeres Gold. Galvanisierte Finger erfordern zusätzliche Drahtführung. Da die Golddicke nicht gleichmäßig ist, kann es beim Schweißen zu einer Versprödung der Lötstelle kommen, was die Festigkeit beeinträchtigt. Probleme mit der Gleichmäßigkeit der galvanischen Oberfläche. Galvanisiertes Nickelgold bedeckt die Drahtkante nicht. Nicht geeignet für Aluminiumdrahtbonden.
4. Gold versenken
Der allgemeine Prozess ist: Beizen und Reinigen –> Mikrokorrosion –> Vorlaugen –> Aktivierung –> chemische Vernickelung –> chemische Goldlaugung; Der Prozess umfasst 6 Chemikalientanks, in denen fast 100 Arten von Chemikalien zum Einsatz kommen, und der Prozess ist komplexer.
Das Senkgold wird auf der Kupferoberfläche in eine dicke, elektrisch gut leitende Nickel-Gold-Legierung eingewickelt, die die Leiterplatte lange Zeit schützt. Darüber hinaus weist es eine Umweltverträglichkeit auf, die andere Oberflächenbehandlungsverfahren nicht aufweisen. Darüber hinaus kann das Senkgold auch die Auflösung von Kupfer verhindern, was einer bleifreien Montage zugutekommt.
Vorteile: Oxidiert nicht leicht, ist lange lagerfähig, hat eine flache Oberfläche und eignet sich zum Schweißen von Stiften mit kleinem Abstand und Bauteilen mit kleinen Lötstellen. Bevorzugte Leiterplatten mit Tasten (z. B. Handyplatinen). Reflow-Schweißen kann ohne großen Verlust der Schweißbarkeit mehrmals wiederholt werden. Es kann als Basismaterial für COB-Verkabelungen (Chip On Board) verwendet werden.
Nachteile: Hohe Kosten, geringe Schweißfestigkeit, da kein galvanisches Nickelverfahren verwendet wird, kann es leicht zu Problemen mit schwarzen Scheiben kommen. Die Nickelschicht oxidiert mit der Zeit, was die langfristige Zuverlässigkeit beeinträchtigt.
5. Sinkendes Zinn
Da alle gängigen Lote auf Zinn basieren, kann die Zinnschicht an jede Lotart angepasst werden. Durch das Versenken von Zinn können flache intermetallische Kupfer-Zinn-Verbindungen entstehen, wodurch das Versenken von Zinn die gleiche gute Lötbarkeit wie das Heißluftnivellieren aufweist, ohne dass das Problem der Flachheit beim Heißluftnivellieren auftritt. Die Weißblechplatte darf nicht zu lange gelagert werden, und die Montage muss in der Reihenfolge des Versenkens erfolgen.
Vorteile: Geeignet für die horizontale Linienfertigung. Geeignet für die Feinlinienverarbeitung, geeignet für bleifreies Schweißen, besonders geeignet für die Crimptechnik. Sehr gute Ebenheit, geeignet für SMT.
Nachteile: Gute Lagerbedingungen sind erforderlich, vorzugsweise nicht länger als 6 Monate, um das Wachstum von Zinnwhiskern zu kontrollieren. Nicht für die Konstruktion von Kontaktschaltern geeignet. Im Produktionsprozess ist der Schweißwiderstandsfilmprozess relativ hoch, da er sonst abfällt. Für Mehrfachschweißungen ist ein N2-Gasschutz am besten geeignet. Auch elektrische Messungen sind ein Problem.
6. Sinkendes Silber
Das Versilbern ist eine Mischung aus organischer Beschichtung und chemischer Vernickelung/Vergoldung. Der Prozess ist relativ einfach und schnell. Selbst bei Hitze, Feuchtigkeit und Verschmutzung behält Silber seine gute Schweißbarkeit, verliert aber seinen Glanz. Die Versilberung weist nicht die hohe physikalische Festigkeit der chemischen Vernickelung/Vergoldung auf, da sich unter der Silberschicht kein Nickel befindet.
Vorteile: Einfacher Prozess, geeignet für bleifreies Schweißen, SMT. Sehr flache Oberfläche, geringe Kosten, geeignet für sehr feine Linien.
Nachteile: Hoher Lagerbedarf, leichte Verschmutzung. Die Schweißfestigkeit ist anfällig für Probleme (Mikrokavitätenproblem). Es kann leicht zu Elektromigration und Javani-Biss-Phänomenen von Kupfer unter dem Schweißwiderstandsfilm kommen. Auch die elektrische Messung ist ein Problem.
7, chemisch Nickel-Palladium
Im Vergleich zur Goldfällung befindet sich zwischen Nickel und Gold eine zusätzliche Palladiumschicht. Palladium kann das durch die Austauschreaktion verursachte Korrosionsphänomen verhindern und die Goldfällung optimal vorbereiten. Gold ist dicht mit Palladium beschichtet, was eine gute Kontaktfläche bietet.
Vorteile: Geeignet für bleifreies Schweißen. Sehr flache Oberfläche, geeignet für SMT. Durchgangslöcher können auch aus Nickelgold bestehen. Lange Lagerzeit, Lagerbedingungen sind nicht rau. Geeignet für elektrische Tests. Geeignet für Schaltkontaktdesign. Geeignet für Aluminiumdrahtbindung, geeignet für dicke Platten, hohe Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse.
8. Galvanisieren von Hartgold
Um die Verschleißfestigkeit des Produkts zu verbessern, erhöhen Sie die Anzahl der Einfügungen und Entfernungen und galvanisieren Sie Hartgold.
Die Änderungen im Prozess der PCB-Oberflächenbehandlung sind nicht sehr groß und scheinen relativ weit entfernt zu sein. Es sollte jedoch beachtet werden, dass langsame Änderungen langfristig zu großen Veränderungen führen werden. Angesichts der zunehmenden Forderungen nach Umweltschutz wird sich der Prozess der PCB-Oberflächenbehandlung in Zukunft definitiv dramatisch ändern.
Beitragszeit: 05.07.2023
