Kompletní průvodce povrchových úprav desek plošných spojů
Průvodce povrchových úprav desek plošných spojů přináší komplexní přehled povrchových úprav desek plošných spojů. Ty mají zásadní význam pro co nejlepší výkon, spolehlivost a životnost desky. Chrání měď na desce před oxidací a zajišťuje spolehlivé spojení mezi součástkami a deskou. Mimo jiné také ovlivňuje výrobní proces, včetně kvality pájení a montáže.
Pojďme si společně něco říci o povrchových úpravách desek plošných spojů.
Imerzní stříbro (ImAg)
Jedná se o metodu imerzního pokovení mědi pomocí stříbra. To znamená, že atomy mědi jsou nahrazeny atomy stříbra. Proces této metody spočívá v tom, že se PCB ponoří do roztoku obsahujícího ionty stříbra, které se na povrchu mědi redukují na elementární stříbro.
Průvodce povrchových úprav desek plošných spojů - Výhody imerzního pokovení mědi pomocí stříbra:
+ ImAg zajišťuje skvělou pájitelnost
+ Lepení vodičů, například u lékařských přístrojů, není pro ImAg problém. Naopak, tato metoda zajišťuje dobrý výkon při spojování vodičů touto metodou.
+ Žádné nebezpečné látky ani těžké kovy. ImAg nic takového neobsahuje, takže je šetrnější k životnímu prostředí.
+ Vysoká povrchová energie zajišťuje přilnutí součástek k povrchu PCB.
+ Pokud potřebujete ušetřit, je tato metoda přímo pro Vás. ImAg je totiž ve srovnání s jinými povrchovými úpravami relativně levný a rozhodně patří do průvodce povrchových úprav desek plošných spojů.
Průvodce povrchových úprav desek plošných spojů - Nevýhody imerzního pokovení mědi pomocí stříbra:
- Povrchová úprava je náchylná na přítomnost síry. To způsobuje tmavnutí plošek a problémy s pájitelností.
- Jelikož ImAg může časem degradovat, má omezenou skladovatelnost.
- ImAg vyžaduje během výrobního procesu opatrné zacházení, aby nedošlo ke kontaminaci
- Tenká vrstva této povrchové úpravy nemusí poskytovat dostatečnou ochranu proti určitým typům koroze nebo opotřebení.
- U aplikací, které vyžadují větší tloušťku nebo jinou úroveň ochrany nemusí být tato povrchová úprava vhodná.
Průvodce povrchových úprav desek plošných spojů - Imerzní zlato (ENIG)
Po nanesení tenké vrstvy zlata se deska plošných spojů ponoří do roztoku obsahující ionty niklu. Nikl chemicky vytěsňuje zlato a vytváří intermetalickou sloučeninu niklu a zlata.
Výhody imerzního pokovení mědi pomocí zlata:
+ Díky ochranné vrstvě niklu vykazuje ENIG skvělou odolnost proti korozi.
+ ENIG poskytuje rovnoměrnou tloušťku vrstvy, což je důležité pro technologii povrchové montáže SMT.
+ Pokud potřebujete některé vodiče lepit, je ENIG ta správná volba, protože poskytuje vysoce vodivý povrch, na který se snadno lepí.
+ ENIG poskytuje plochý povrch, který je vhodný pro čipové obaly (CSP).
+ Pokud potřebujete Vaši desku vícekrát přetavit, říká průvodce povrchových úprav desek plošných spojů, že ENIG bude vhodná volba.
Nevýhody imerzního pokovení pomocí zlata:
- Cena: ENIG je dražší než jiné povrchové úpravy.
- ENIG vyžaduje opatrné zacházení během výrobního procesu. Zároveň je nikl citlivý na oxidaci.
- Pozor na tepelné šoky! Tepelné šoky mohou u metody ENIG způsobit praskání a odlupování niklové vrstvy.
- Niklová vrstva ENIG je obtížná na vizuální kontrolu.
- Vyhněte se vysokým teplotám: Intermetalická sloučenina niklu a zlata se může při zvýšených teplotách rozpadat.
Průvodce povrchových úprav desek plošných spojů imerzní cín (ImSn)
Jedná se o metodu imerzního pokovení mědi pomocí cínu. To znamená, že atomy mědi jsou nahrazeny atomy cínu. Proces této metody spočívá v tom, že se PCB ponoří do roztoku obsahujícího ionty cínu, které se na povrchu mědi redukují na elementární cín.
Výhody imerzního pokovení pomocí cínu:
+ Vhodné pro SMT použití díky plochému povrchu, který cín vytvoří.
+ ImSn se dobře pájí - potvrzuje průvodce povrchových úprav desek plošných spojů
+ ImSn má dlouhou skladovatelnost.
+ Cena: ImSn je ve srovnání s jinými povrchovými úpravami poměrně cenově výhodný.
Nevýhody imerzního pokovení pomocí cínu:
- ImSn není vhodný pro aplikace, kde dochází ke spojování drátů kvůli své křehkosti.
- ImSn má omezenou tepelnou odolnost.
- Průvodce povrchových úprav desek plošných spojů upozornuje, že ImSn je náchylný k tvorbě vlasových cínových výrostků, což může vést ke zkratům.
- Pozor na manipulaci: ImSn je citlivý na manipulaci a vyžaduje opatrné zacházení.
- Drsné prostředí této povrchové úpravě moc nesvědčí. ImSn totiž poskytuje pouze omezenou odolnost proti korozi.
Organické konzervační látky pro pájení (OSP)
Povrchová úprava šetrná k životnímu prostředí, která na měděné plošky nanese vrstvu organického materiálu. OSP je organická sloučenina na bázi vody, která vytváří ochrannou vrstvu na mědi.
Výhody povrchové úpravy OSP
+ Díky absenci těžkých kovů je tato povrchová úprava šetrná k životnímu prostředí.
+ Povrchová úprava OSP je relativně jednoduchá na provedení.
+ Cenově je tato úprava velmi výhodná.
+ OSP poskytuje plochou povrchovou úpravu na desce plošných spojů.
+ Žádná další tloušťka navíc díky metodě OSP.
Nevýhody povrchové úpravy OSP
- Časem začne povrchová úprava degradovat.
- Snadno se poškodí při manipulaci a může být ovlivněna kontaminanty.
- Vyhněte se vysokoteplotním aplikacím: OSP se může rozpadat a ztrácet tak své ochranné vlastnosti.
- OSP se obtížně přepracovává, protože organická vrstva se může při přepracování poškodit.
- OSP poskytuje pouze omezenou ochranu proti korozi.
LF-HASL povrchová úprava
Celým názvem Lead-Free Hot Air Solder Leveling. Odkryté měděné povrchy se pokryjí tenkou vrstvou roztavené pájky, která je následně vyrovnána horkým vzduchem pomocí nožů. LF-HASL je bezolovnatou alternativou tradičního procesu HASL.
Výhody LF-HASL
+ Relativně nízké náklady dělají z této metody atraktivní volbu.
+ LF-HASL nabízí dobrou pájitelnost díky tenké vrstvě pájky.
+ LF-HASL vydrží dlouho uskladněn
+ LF-HASL je vhodný pro použití fine-pitch komponent
+ Proces vyrovnání horkým vzduchem vytváří rovnoměrný povrch, který pomáhá předcházet problémům s umístěním součástek.
Nevýhody LF-HASL
- Vysokofrekvenční aplikace mohou být problém pro metodu LF-HASL. Je to kvůli silné vrstvě pájky, která se používá při metodě LF-HASL.
- Tloušťka pájecí vrstvy se může lišit a způsobit odchylky od konstrukčních specifikací.
- I přes absenci olova není metoda LF-HASL šetrná k životnímu prostředí. Stále zahrnuje použití nebezpečných chemikálií, jako je tavidlo, které je škodlivé pro životní prostředí.
Povrchová úprava HASL (cín-olovnaté)
Hot Air Solder Leveling (HASL) je běžná povrchová úprava používaná u desek plošných spojů, která patří do průvodce povrchových úprav desek plošných spojů. Potažení měděného povrchu vrstvou slitiny cínu a olova a následné vyrovnání horkým vzduchem vytvoří rovný a jednotný povrch pro pájení.
Výhody úpravy HASL:
+ Potřebujete pevný a spolehlivý pájený spoj? Povrchová úprava HASL je pro toto použití vhodný kandidát.
+ HASL je ve srovnání s jinými alternativami relativně levná povrchová úprava.
+ HASL má širokou škálu použití.
+ Dlouhá skladovatelnost díky tomu, že si HASL své vlastnosti zachovává po delší dobu.
Nevýhody úpravy HASL:
- Olovo, které HASL obsahuje, je nebezpečné pro životní prostředí a lidské zdraví.
- HASL není vhodný pro součástky s jemnou roztečí a pro technologii SMT
- Tloušťka povrchu HASL se může lišit v závislosti na velikosti a tvaru DPS.
- Náklady na HASL mohou být vyšší než u úpravy OSP a ENIG.
- Použití úpravy HASL není v souladu RoHS.
Každá z těchto metod průvodce povrchových úprav desek plošných spojů má své výhody i nevýhody. Při výběru povrchové úpravy je důležité pečlivě zvážit faktory, jako jsou pájitelnost, lepení vodičů, odolnost proti korozi, trvanlivost a náklady.
