Tipos de Acabamento de Superfície PCB

Este guia abrange todos os aspectos críticos de acabamentos de superfície de PCB.

Portanto, antes de começar a fabricar PCBs, leia este guia.

O que é um acabamento de superfície PCB?

Um acabamento de superfície de PCB é um revestimento aplicado sobre os circuitos condutores em uma superfície de placa de circuito impresso não preenchida.

Você descobre que o acabamento da superfície do PCB pode consistir em vários elementos aplicados através de diferentes processos.

O procedimento de acabamento da superfície do PCB é particularmente útil para PCBs com traços de cobre e normalmente precede o processo de soldagem.

 Acabamento de superfície PCB

Você acha importante a aplicação de um acabamento de superfície de PCB por dois motivos principais.

Eles incluem;

• Usar um acabamento de superfície em uma placa de circuito impresso é útil para evitar a corrosão do caminho da placa condutora. A corrosão dos traços de cobre ocorre devido ao processo de oxidação.
• Ao aplicar um acabamento de superfície de PCB, você descobre que ele melhora a capacidade da superfície da placa quando os componentes são soldados.

Existem várias opções de materiais para uso ao aplicar o acabamento superficial do PCB.

Os materiais utilizados têm propriedades e capacidades diferentes.

Alguns dos elementos materiais usados ​​no acabamento da superfície do PCB incluem ouro, níquel, estanho, prata e chumbo.

Esses materiais também possuem diferentes procedimentos de aplicação enquanto proporcionam diferentes níveis de soldabilidade.

Quais são os fatores a serem considerados ao escolher um acabamento de superfície de PCB?

A escolha do acabamento superficial a ser utilizado em uma placa de circuito impresso depende de vários fatores.

Como tal, você pode basear sua escolha de acabamento de superfície considerando cada um dos fatores abaixo.

• O custo de aplicar um acabamento de superfície específico, pois alguns acabamentos são mais caros do que outros.
• Consequentemente, o tamanho do conselho e o número de placas produzidas também afetarão sua decisão.
• A natureza e as propriedades dos componentes a serem empregados na placa também orientarão sua decisão.
• O padrão de durabilidade esperado do acabamento superficial utilizado.
• As consequências para o meio ambiente resultantes do uso de um determinado acabamento de superfície de PCB.

Quais são alguns dos acabamentos de superfície usados ​​em PCBs?

Há muitas opções para escolher ao escolher um acabamento de superfície para sua placa de circuito impresso.

Algumas das opções comuns incluem:

• A Nivelamento de solda de ar quente (HASL) que pode conter chumbo ou livre de elemento de chumbo.
• Estanho de imersão e prata de imersão.
• Ouro de imersão em níquel não eletrolítico (ENIG)

Como é aplicado o nivelamento de solda de ar quente?

HASL é um acabamento de superfície composto de material de solda composto por elementos de chumbo e estanho.

Você encontra este acabamento de superfície como um com os requisitos de menor custo.

Além disso, a disponibilidade do HASL torna seu uso popular.

Acabamento de superfície HASL

No nivelamento de solda a ar quente, a placa de circuito impresso é banhada em solda liquefeita de tal forma que os traços condutores ficam submersos.

Uma corrente de ar quente em uma linha de ação perpendicular à placa é usada então para nivelar a solda.

O objetivo é espalhar uniformemente a solda pela superfície da placa em igual espessura.

Quais são as vantagens de usar HASL como acabamento de superfície de PCB?

Existem vários benefícios a serem acumulados usando o nivelamento de solda a ar como acabamento na superfície da placa de circuito. Esses benefícios incluem:

• HASL é uma alternativa de baixo custo para acabamento de superfície de PCB.
• Você também descobre que, como resultado de seu baixo custo, faz uso de grandes produções de PCBs acessíveis.
• O HASL fornece uma superfície de solda confiável para componentes com chumbo e componentes acoplados à superfície.
• O uso de HASL resistiu ao teste do tempo, tornando-o o acabamento mais implementado na indústria de fabricação de PCB.

De que maneira é o uso de HASL Limited como acabamento de superfície de PCB?

Embora o nivelamento de solda de ar quente seja apreciado de várias maneiras, seu uso é limitado nos seguintes casos.

• HASL contém elementos de chumbo em sua composição. O chumbo foi identificado como causador de danos pessoais e ambientais e seu uso é desencorajado.

Consequentemente, o tipo de acabamento de superfície HASL é considerado não conforme as recomendações RoHS.

• O procedimento de nivelamento usado no HASL não cria uma superfície totalmente nivelada.

Portanto, você encontra uma disparidade de espessura na placa, especialmente em relação aos tamanhos das almofadas de solda.

Consequentemente, a fixação de componentes de tamanhos pequenos, com passo fino, como os pequenos chips de contorno, é um problema.

• Além disso, quando você anexa componentes com um passo fino sobre esse acabamento de superfície, existe o perigo de formação de pontes.
• Placas de circuito impresso que empregam interconexões de alta densidade não são ideais para esse tipo de acabamento.

Você encontra suas altas demandas de conectividade e o acabamento menos impressionante da HASL incompatível.

O Acabamento de Superfície PCB com Nível de Solda de Ar Quente pode ser fornecido sem chumbo?

ENQUANTO você encontra a composição HASL para incluir elementos de estanho e chumbo, às vezes o chumbo é substituído por outros elementos ecológicos.

A substituição do chumbo deve-se à natureza perigosa do elemento para o meio ambiente e como estipulação da iniciativa RoHS.

Segue-se que o chumbo pode ser substituído por elementos como cobre, níquel e germânio.

O estanho é retido nesta composição.

Além disso, uma mistura de mais de três elementos pode ser empregada neste tipo de solda.

O HASL sem chumbo está em conformidade com os ideais da iniciativa RoHS.

Quais são os benefícios derivados do uso de HASL sem chumbo como acabamento de superfície de PCB?

Você descobre que o uso de solda sem chumbo no nivelamento de ar quente alcança o seguinte:

• A resposta da superfície ao processo de soldagem é excepcional, permitindo uma ótima aderência.
• Você também descobre que o HASL sem chumbo é muito acessível em comparação com outras técnicas usadas no acabamento de superfície de PCB.
• Além disso, você pode empregar HASL sem chumbo de maneira fácil e barata para um grande número de placas.
• A resposta de um acabamento de superfície sem chumbo às mudanças de temperatura é notável.

Existem desvantagens associadas ao HASL sem chumbo como acabamento de superfície de PCB?

Sim, existem.

Você descobre que o HASL sem chumbo é limitado como acabamento de superfície de PCB das seguintes maneiras:

• Como o HASL contendo chumbo, a superfície obtida não é totalmente lisa. Você encontra espessuras variadas exibidas com diferentes áreas de solda.
• Além disso, a eliminação do chumbo resulta no aumento da necessidade de temperatura para a preparação da solda. Você encontra temperaturas acima de 250 ^oC necessário para processar HASL sem chumbo.
• O HASL sem chumbo oferece pouco suporte para pequenos componentes montados em superfície. Alguns desses componentes incluem aqueles com passos finos para acessórios, como a matriz de grade de esferas.
• Quando o HASL sem chumbo é usado para componentes com passos finos, como o contorno pequeno, a ponte tende a ocorrer. A ponte cria caminhos indesejados de fluxo de carga elétrica na superfície da placa.

O que são Revestimentos de Imersão no Acabamento de Superfície PCB?

Revestimentos de imersão são acabamentos de superfície empregados em placas de circuito impresso, submergindo-as em estados fundidos de elementos específicos.

A formação do revestimento é dependente de um processo químico que ocorre durante a submersão.

Neste processo, os íons metálicos do elemento fundido são fixados na superfície da placa.

Elementos comuns usados ​​no processo de imersão incluem prata, estanho e ouro.

Você encontra revestimentos de imersão que custam mais do que técnicas de acabamento comuns, como HASL.

Por que os revestimentos de imersão são preferidos em relação a outras técnicas de acabamento de superfície de PCB?

Embora os acabamentos de superfície de imersão sejam mais caros do que outros acabamentos de superfície de PCB, eles encontram uso popular por vários motivos.

O uso de revestimentos de imersão é influenciado pelos seguintes motivos:

• Você alcança um alto nível de suavidade ao empregar revestimentos de imersão.
• Os acabamentos de superfície de imersão são adequados para pequenos componentes montados em superfície com perfis finos, como pequenos contornos e matrizes de grade de esferas.
• O uso de técnicas de imersão para aplicar um acabamento de superfície está em conformidade com a iniciativa RoHS. Você encontra compostos usados ​​no processo de imersão que não contêm chumbo.
• A superfície resultante dos revestimentos de imersão responde favoravelmente ao processo de soldagem mesmo quando realizado várias vezes.
• Um acabamento resultante da técnica de imersão pode tolerar flutuações de temperatura de uma ampla faixa sem deformar.
• Você pode aplicar um novo acabamento superficial sobre um revestimento de imersão ao longo do tempo sem prejudicar a funcionalidade da placa.

Quais revestimentos de imersão são usados ​​no acabamento de superfície de PCB?

Existem dois revestimentos de imersão comuns usados ​​para placas de circuito impresso.

Você encontra estanho de imersão e prata de imersão aplicados como acabamentos de superfície de placas de circuito populares.

· Lata de imersão

Estanho de imersão envolve a camada química do traço de cobre em uma superfície de PCB com íons de estanho.

O resultado é a formação de uma única camada de estanho sobre o padrão condutor.

Além disso, a superfície permite ainda o uso desse acabamento de superfície para anexos de pequenas placas.

Você descobre que o estanho fornece o requisito de menor custo quando implementado para o acabamento da superfície de imersão.

Além disso, embora possa suportar anexos de pequenas placas, responde notavelmente bem ao processo de soldagem.

O acabamento superficial obtido através do estanho de imersão não é afetado por flutuações de temperatura.

No entanto, você encontra revestimento de estanho de imersão delicado ao toque e, consequentemente, exigindo o uso de luvas de proteção.

Além disso, a formação de bigodes é uma preocupação quando se emprega acabamento superficial de estanho de imersão.

Além disso, as latas reagem duramente a aplicações de máscara de solda que exigem uma barragem ampla.

Segue-se que seu uso com máscaras removíveis é altamente ineficaz.

· Prata de imersão

Na prata por imersão, um revestimento de prata é depositado quimicamente sobre o padrão de cobre para formar uma camada uniforme.

Embora a compatibilidade cobre-prata seja melhor do que a compatibilidade cobre-estanho, a prata é manchada pela exposição ao ar.

A embalagem de PCBs com revestimento de prata por imersão, portanto, deve ser hermética.

Quando embalado de forma segura, você pode levar até um ano antes de realizar o processo de soldagem no PCB.

Caso contrário, o processo de soldagem deve ser realizado dentro de vinte e quatro horas.

A prata de imersão pode ser revestida com uma camada de ouro para proteger contra manchas.

Assim, o revestimento pode durar mais tempo do que quando não revestido.

Por que a lata de imersão não é usada como acabamento de superfície de PCB para pequenos lotes de produção?

Embora a lata de imersão seja comumente usada ao trabalhar com grandes volumes de PCB, seu uso é limitado em pequenas quantidades de placas.

Um fator que contribui para esta limitação é o embaçamento do revestimento de estanho sobre o traço de cobre condutor.

Consequentemente, isso afeta a soldabilidade ao longo do tempo.

Acabamento de superfície verde no PCB

Portanto, para atenuar o impacto de manchas na superfície da placa de circuito, o processo de soldagem deve seguir rapidamente.

Quando a solda é feita sem demora, você pode obter melhores conexões de solda.

Como grandes volumes de PCBs são realizados em processos de etapas sucessivas, o tempo gasto entre os processos é reduzido.

Como resultado, quando o processo de revestimento for finalizado, o processo de soldagem seguirá.

Pequenas produções são abordadas de forma diferente, pois podem ser paralisadas para permitir a obtenção de volume para mitigar os custos.

Quais são as características da prata de imersão como acabamento de superfície de PCB?

A prata de imersão possui vários recursos que funcionam a seu favor e desfavor.

Alguns dos prós atribuídos à prata de imersão incluem:

• Um acabamento de superfície brilhante que é liso e plano.
• A prata de imersão fornece uma superfície de fixação estável para anexos de placas pequenas, como pequenos chips de contorno e matrizes de grade de esferas.
• Você pode trabalhar em uma superfície condutora revestida de prata várias vezes sem afetar as funções da placa.
• A alta capacidade de transferência de carga elétrica da prata torna este tipo de revestimento adequado para aplicações com requisitos de alta velocidade.

Por outro lado, as dúvidas da prata de imersão como acabamento de superfície de PCB incluem:

• Sua fácil irritabilidade ao manusear requer cuidados para evitar infrações de superfície como resultado.
• O fornecimento de PCBs com prata de imersão como revestimento de superfície requer embalagem hermética, o que aumenta o custo. Da mesma forma, os custos aumentam quando uma camada de ouro é depositada sobre a camada de prata para evitar manchas.
• Para eliminar custos adicionais causados ​​por manchas, o processo de soldagem deve ser realizado pouco tempo depois. Como tal, há pouco tempo para trabalhar para verificar outros aspectos da placa após o revestimento e antes da soldagem.
• Você encontra problemas de compatibilidade ao usar PCBs com acabamento de superfície de imersão com máscaras removíveis.

O que é ENIG no PCB Surface Finish?

ENIG é um acrônimo para Electroless Nickel Immersion Gold.

ENIG é um acabamento de superfície composto por uma combinação de níquel-ouro obtida por meio de revestimento eletrolítico e imersão, respectivamente.

Você encontra um excelente resultado superficial com este acabamento superficial atribuindo ao alto custo incorrido em sua realização.

O processo ENIG consiste em duas etapas, a aplicação do níquel e a imersão do ouro.

O ouro é aplicado sobre o níquel para evitar que ele sucumba a uma reação com o oxigênio atmosférico.

Antes disso, a superfície do cobre é catalisada com paládio antes da aplicação do níquel.

Uma solução adequadamente concentrada composta de íons de níquel é usada para aplicar eletroliticamente uma camada de níquel sobre o padrão condutor.

Para garantir a formação de uma camada uniforme, a temperatura da solução e a concentração de níquel são controladas.

A colocação de uma camada de ouro envolve o uso de uma técnica de imersão.

Neste caso, a placa niquelada é submersa em uma solução fortemente concentrada com íons de ouro.

Um processo de redução ocorre onde os íons de ouro na solução são reduzidos formando um depósito de metal na superfície do níquel.

O revestimento de ouro depositado sobre a camada de níquel é feito com uma espessura que permite que o níquel retenha sua soldabilidade.

No entanto, também precisa evitar a interação com as moléculas de oxigênio para evitar a oxidação.

Consequentemente, você encontra a necessidade de manter uma tolerância próxima.

Por que o ENIG é preferido em relação a outros acabamentos de superfície de PCB?

Embora a execução de um acabamento de superfície ENIG PCB seja um processo caro, os benefícios derivados do acabamento justificam o custo.

 Acabamento de superfície ENIG

Você acha que a preferência do ENIG em relação a outros acabamentos de superfície para PCBs se baseia nos seguintes motivos:

• O revestimento ENIG é rígido e resiliente com a capacidade de durar muito tempo. Consequentemente, não há necessidade de retrabalho com este acabamento.
• O nível de suavidade e uniformidade alcançado através do ENIG é exemplar, proporcionando uma boa superfície para fixação de pequenos componentes.
• Com os acabamentos da placa de circuito ENIG, você pode empregar conexões de fio sem interferir na qualidade.
• Você descobre que o acabamento ENIG tem um desempenho impressionante de anti-oxidação e soldabilidade, reforçado pelo uso duplo de materiais de ouro e níquel.
• Além disso, você pode usar efetivamente os acessórios de placa com contatos ajustáveis ​​em uma superfície de placa com acabamento ENIG.
• Os elementos usados ​​no acabamento de superfície ENIG não causam danos conhecidos ao meio ambiente, tornando o acabamento compatível com a regulamentação RoHS.

O que é um Black Pad no PCB Surface Finish?

Uma almofada preta é uma formação indesejada que às vezes se manifesta quando o ENIG é usado como acabamento de superfície.

Uma almofada preta resulta do vazamento de substância à base de enxofre contida na máscara de solda através do revestimento de ouro.

Segue-se que desta infiltração decorre a formação de uma camada de fósforo ensanduichada pelas camadas de níquel e ouro.

Você descobre que essa formação não pode transferir carga elétrica e pode causar isolamento elétrico.

Além disso, pode causar rachaduras na superfície, interrompendo a uniformidade e, posteriormente, a soldabilidade.

Como o OSP é aplicado como um acabamento de superfície PCB?

OSP refere-se a conservante de soldabilidade orgânico.

Como o nome sugere, este tipo de acabamento é orgânico e à base de água.

Você descobre que o acabamento OSP adere bem à superfície de cobre, oferecendo uma cobertura eficaz contra a corrosão.

Além disso, oferece uma boa superfície de soldagem.

Para iniciar a aplicação do OSP, a superfície de cobre é limpa para garantir que esteja livre de contaminantes.

Agentes químicos são usados ​​no processo de limpeza antes de serem enxaguados.

Você também pode melhorar a aparência da superfície da placa removendo saliências e nódulos.

Outro processo de enxágue segue a etapa de aprimoramento da superfície, só que desta vez é empregada uma solução ácida.

Em seguida, o conservante de solda orgânico é aplicado por um mecanismo transportador garantindo a aplicação de uma camada fina.

Você descobre que o revestimento resultante tem uma espessura na faixa de nanômetros.

Após a estratificação, é realizado um procedimento de enxágue especializado que deioniza o revestimento.

Finalmente, a superfície é seca pronta para armazenamento.

Armazenar uma placa de circuito com acabamento OSP requer condições ideais de temperatura e umidade.

Valores extremos de temperatura e umidade afetarão a superfície da placa, causando quebra e encharcamento.

Além disso, as placas com este tipo de acabamento precisam ser mantidas longe da luz solar direta.

O OSP Finish suporta anexos de componentes pequenos?

Sim, ele faz.

Você pode usar o acabamento OSP ao procurar anexar um perfil pequeno Componentes PCB como grades de bola.

Além disso, a planaridade alcançada pelo acabamento OSP é notável.

Além disso, sua molhabilidade impressiona na capacidade de realizar o procedimento de soldagem no revestimento.

Componentes PCB

Outros benefícios notáveis ​​derivados do uso do OSP incluem o baixo custo incorrido na implementação deste acabamento e sua simplicidade.

Além disso, não representa nenhuma ameaça ambiental devido ao seu teor de chumbo zero.

Você também encontra este acabamento tolerante a ciclos térmicos dentro de certas faixas e pode ser aplicado várias vezes.

Quais são algumas das limitações do OSP como acabamento de superfície de PCB?

O uso do acabamento OSP vem crescendo devido ao seu baixo custo e características ecologicamente corretas.

No entanto, este acabamento de superfície de PCB apresenta algumas desvantagens relacionadas ao seu uso.

• Você descobre que, como o processo de revestimento OSP não é feito quimicamente, determinar a espessura da camada é um desafio.
• Além disso, é difícil usar o conservante de solda orgânico em placas de circuito com orifícios metalizados.
• Comparando a resistência do acabamento OSP com outros acabamentos de superfície, ele apresenta uma pontuação mais baixa. Você o considera altamente responsivo ao toque, exigindo manuseio especializado.
• A capacidade do acabamento OSP de resistir a repetidos testes de temperatura é baixa. Portanto, a soldagem não pode ser realizada várias vezes.
• O acabamento OSP tem vida útil e durabilidade limitadas, desencorajando produções e estocagem de longa distância.
• Escrutinar uma placa com acabamento OSP em busca de defeitos é um processo exigente.
• Ao aplicar pasta de solda em um PCB com acabamento OSP, a correção de erros de aplicação pode prejudicar a funcionalidade da placa.

Um PCB Surface Finish pode ter várias camadas?

Enquanto muitos acabamentos de superfície contêm um revestimento simples ou duplo, o acabamento ENEPIG implementa três camadas de material.

ENEPIG é um acrônimo para Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold, que é um acabamento ENIG com uma camada extra de paládio.

O acabamento do PCB não representa nenhum dano iminente ao meio ambiente seguindo os padrões RoHS.

Em acabamento ENEPIG, a camada de paládio é fornecida sobre o revestimento de níquel.

Você descobre que isso evita a corrosão da superfície de cobre devido ao vazamento que causa a formação de almofadas pretas.

Uma camada de ouro é então aplicada sobre a camada de paládio.

O ouro oferece resistência à oxidação preservando o estado químico dos elementos subjacentes.

O uso de paládio no acabamento ENEPIG permite o uso de um revestimento de ouro mais fino, economizando custos.

Além disso, você acha que esse acabamento é altamente resiliente com uma vida útil estendida.

Você também pode usar ENEPIG em PCBs HDI com requisitos de grande velocidade.

Igualmente esplêndido sobre o acabamento ENEPIG é sua planaridade e soldabilidade.

Você pode entre em contato com a Venture Electronics hoje para os melhores acabamentos de superfície de PCB.