PCB-Oberflächenbeschaffenheit
| Oberflächenbeschaffenheit | Typischer Wert | Anbieter |
| Freiwillige Feuerwehr | 0,3 bis 0,55 µm, 0,25 bis 0,35 µm | Enthone |
| Shikoku-Chemikalie | ||
| ZUSTIMMEN | Oder: 0,03–0,12 µm, Ni: 2,5–5 µm | ATO-Technik/Chuang Zhi |
| Selektives ENIG | Oder: 0,03–0,12 µm, Ni: 2,5–5 µm | ATO-Technik/Chuang Zhi |
| ENEPIC | Au: 0,05–0,125 µm, Pd: 0,05–0,3 µm, | Chuang Zhi |
| Eingang: 3~10 µm | ||
| Hartgold | Au: 0,127–1,5 µm, Ni: mindestens 2,5 µm | Zahler/EEJA |
| Soft Gold | Au: 0,127–0,5 um, Ni: mindestens 2,5 um | FISCH |
| Chemisch Zinn | Min: 1 µm | Enthone / ATO-Technologie |
| Chemisch Silber | 0,127 bis 0,45 µm | Macdermid |
| Bleifreies HASL | 1~25um | Nihon Superior |
Kupfer in Form von Oxiden in der Luft beeinträchtigt die Lötbarkeit und die elektrische Leistung von Leiterplatten erheblich. Daher ist eine Oberflächenbehandlung von Leiterplatten unerlässlich. Unbehandelte Leiterplattenoberflächen können leicht zu Lötproblemen führen. In schweren Fällen können Lötpads und Bauteile nicht mehr löten. Unter Oberflächenbehandlung versteht man die künstliche Bildung einer Oberflächenschicht auf einer Leiterplatte. Ziel der Oberflächenbehandlung ist es, eine gute Lötbarkeit und elektrische Leistung der Leiterplatte sicherzustellen. Es gibt viele verschiedene Arten der Oberflächenbehandlung von Leiterplatten.
Heißluft-Lötnivellierung (HASL)
Dabei wird geschmolzenes Zinn-Blei-Lot auf die Oberfläche einer Leiterplatte aufgetragen und mit heißer Druckluft geglättet (ausgeblasen). Dadurch entsteht eine Beschichtung, die sowohl gegen Kupferoxidation beständig ist als auch eine gute Lötbarkeit gewährleistet. Dabei sind folgende wichtige Parameter zu beachten: Löttemperatur, Heißluftmessertemperatur, Heißluftmesserdruck, Eintauchzeit, Hubgeschwindigkeit usw.
Vorteile von HASL
1. Längere Lagerzeit.
2. Gute Benetzung des Pads und Kupferabdeckung.
3. Weit verbreiteter bleifreier Typ (RoHS-konform).
4. Ausgereifte Technologie, niedrige Kosten.
5. Sehr gut geeignet für Sichtprüfungen und elektrische Tests.
Schwäche von HASL
1. Nicht zum Drahtbonden geeignet.
2. Aufgrund des natürlichen Meniskus des geschmolzenen Lots ist die Ebenheit schlecht.
3. Gilt nicht für kapazitive Berührungsschalter.
4. Für besonders dünne Platten ist HASL möglicherweise nicht geeignet. Die hohe Temperatur des Bades kann dazu führen, dass sich die Leiterplatte verzieht.
2. Freiwillige Feuerwehr
OSP ist die Abkürzung für Organic Solderability Preservative (Organisches Lötpräparat), auch als Perlot bekannt. Kurz gesagt wird OSP auf die Oberfläche von Kupferlötpads gesprüht, um einen Schutzfilm aus organischen Chemikalien zu bilden. Dieser Film muss Eigenschaften wie Oxidationsbeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen, um die Kupferoberfläche in normalen Umgebungen vor Rost (Oxidation oder Vulkanisation usw.) zu schützen. Beim anschließenden Hochtemperaturlöten muss dieser Schutzfilm jedoch schnell und einfach durch das Flussmittel entfernt werden können, damit sich die freiliegende, saubere Kupferoberfläche sofort mit dem geschmolzenen Lot verbinden und innerhalb kürzester Zeit eine starke Lötverbindung bilden kann. Mit anderen Worten: Die Aufgabe von OSP besteht darin, als Barriere zwischen Kupfer und Luft zu fungieren.
Vorteile von OSP
1. Einfach und erschwinglich; Die Oberflächenveredelung erfolgt lediglich durch Sprühbeschichtung.
2. Die Oberfläche des Lötpads ist sehr glatt und weist eine mit ENIG vergleichbare Ebenheit auf.
3. Bleifrei (entspricht RoHS-Standards) und umweltfreundlich.
4. Nachbearbeitbar.
Schwäche von OSP
1. Schlechte Benetzbarkeit.
2. Aufgrund der klaren und dünnen Beschaffenheit der Folie ist es schwierig, die Qualität durch Sichtprüfung zu messen und Online-Tests durchzuführen.
3. Kurze Lebensdauer, hohe Anforderungen an Lagerung und Handhabung.
4. Schlechter Schutz für durchkontaktierte Löcher.
Chemisch Silber
Silber hat stabile chemische Eigenschaften. Leiterplatten, die mit der Silbertauchtechnologie verarbeitet werden, bieten auch bei hohen Temperaturen, Feuchtigkeit und Verschmutzung gute elektrische Eigenschaften und behalten ihre gute Lötbarkeit, selbst wenn sie ihren Glanz verlieren. Immersionssilber ist eine Verdrängungsreaktion, bei der eine Schicht aus reinem Silber direkt auf Kupfer abgeschieden wird. Manchmal wird Immersionssilber mit OSP-Beschichtungen kombiniert, um eine Reaktion des Silbers mit Sulfiden in der Umgebung zu verhindern.
Vorteile von Chemisch Silber
1. Hohe Lötbarkeit.
2. Gute Oberflächenebenheit.
3. Kostengünstig und bleifrei (entspricht RoHS-Standards).
4. Anwendbar auf Al-Drahtbonden.
Schwäche von Chemisch Silber
1. Hoher Lagerbedarf und leichte Verschmutzung.
2. Kurze Montagezeit nach dem Entnehmen aus der Verpackung.
3. Schwierige Durchführung elektrischer Tests.
Chemisch Zinn
Da alle Lote auf Zinn basieren, kann die Zinnschicht mit jedem Lottyp kombiniert werden. Durch Zugabe organischer Additive zur Zinntauchlösung erhält die Zinnschicht eine körnige Struktur. Dadurch werden Probleme durch Zinnwhisker und Zinnmigration vermieden und gleichzeitig eine gute thermische Stabilität und Lötbarkeit gewährleistet.
Mit dem Immersionszinnverfahren können flache intermetallische Kupfer-Zinn-Verbindungen gebildet werden, sodass Immersionszinn eine gute Lötbarkeit aufweist, ohne dass Probleme mit der Flachheit oder der Diffusion intermetallischer Verbindungen auftreten.
Vorteile von Chemisch Zinn
1. Gilt für horizontale Produktionslinien.
2. Anwendbar für die Verarbeitung feiner Drähte und bleifreies Löten, insbesondere für Crimpprozesse.
3. Die Ebenheit ist sehr gut, anwendbar auf SMT.
Schwäche von Chemisch Zinn
1. Hoher Speicherbedarf, kann zur Verfärbung von Fingerabdrücken führen.
2. Zinnwhisker können Kurzschlüsse und Lötstellenprobleme verursachen und dadurch die Haltbarkeit verkürzen.
3. Schwierige Durchführung elektrischer Tests.
4. Bei dem Verfahren handelt es sich um Karzinogene.
ZUSTIMMEN
ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) ist eine weit verbreitete Oberflächenbeschichtung aus zwei Metallschichten. Dabei wird Nickel direkt auf Kupfer abgeschieden und anschließend durch Verdrängungsreaktionen Goldatome auf das Kupfer aufgebracht. Die Dicke der inneren Nickelschicht beträgt in der Regel 3–6 µm, die der äußeren Goldschicht üblicherweise 0,05–0,1 µm. Nickel bildet eine Barriereschicht zwischen Lot und Kupfer. Die Funktion von Gold besteht darin, die Oxidation von Nickel während der Lagerung zu verhindern und so die Haltbarkeit zu verlängern. Das Immersion-Gold-Verfahren kann zudem eine hervorragende Oberflächenebenheit erzeugen.
Der Verarbeitungsablauf von ENIG ist: Reinigen-->Ätzen-->Katalysator-->chemisches Vernickeln-->Goldabscheidung-->Reinigungsrückstände
Vorteile von ENIG
1. Geeignet für bleifreies (RoHS-konformes) Löten.
2. Hervorragende Oberflächenglätte.
3. Lange Haltbarkeit und langlebige Oberfläche.
4. Geeignet für Al-Drahtbonden.
Schwäche von ENIG
1. Teuer, weil Gold verwendet wird.
2. Komplexer Prozess, schwer zu kontrollieren.
3. Es kommt leicht zum Black-Pad-Phänomen.
Elektrolytisches Nickel/Gold (Hartgold/Weichgold)
Elektrolytisches Neusilber wird in Hartgold und Weichgold unterteilt. Hartgold hat eine geringere Reinheit und wird häufig für Goldkontakte (Leiterplattenkantenverbinder), Leiterplattenkontakte oder andere verschleißfeste Bereiche verwendet. Die Golddicke kann je nach Bedarf variieren. Weichgold hat eine höhere Reinheit und wird häufig beim Drahtbonden verwendet.
Vorteile von Elektrolyt-Nickel/Gold
1. Längere Haltbarkeit.
2. Geeignet für Kontaktschalter und Drahtbonden.
3. Hartgold eignet sich für elektrische Tests.
4. Bleifrei (RoHS-konform)
Schwäche von Elektrolyt-Nickel/Gold
1. Teuerste Oberflächenveredelung.
2. Für die galvanische Vergoldung von Fingern sind zusätzliche leitfähige Drähte erforderlich.
3. Weißgold hat eine schlechte Lötbarkeit. Aufgrund der Golddicke sind dickere Schichten schwieriger zu löten.
ENEPIC
Chemisch abgeschiedenes Nickel (elektrisch abgeschiedenes Palladium, Immersion Gold) oder ENEPIG wird zunehmend für die Oberflächenveredelung von Leiterplatten verwendet. Im Vergleich zu ENIG enthält ENEPIG eine zusätzliche Palladiumschicht zwischen Nickel und Gold, um die Nickelschicht zusätzlich vor Korrosion zu schützen und die Bildung von schwarzen Pads zu verhindern, die bei der ENIG-Oberflächenveredelung leicht entstehen. Die Schichtdicke von Nickel beträgt etwa 3–6 µm, die von Palladium etwa 0,1–0,5 µm und die von Gold 0,02–0,1 µm. Obwohl die Schichtdicke von Gold geringer ist als bei ENIG, ist ENEPIG teurer. Der jüngste Rückgang der Palladiumkosten hat ENEPIG jedoch erschwinglicher gemacht.
Vorteile von ENEPIG
1. Hat alle Vorteile von ENIG, kein Black-Pad-Phänomen.
2. Besser zum Drahtbonden geeignet als ENIG.
3. Keine Korrosionsgefahr.
4. Lange Lagerzeit, bleifrei (RoHS-konform)
Schwäche von ENEPIG
1. Komplexer Prozess, schwer zu kontrollieren.
2. Hohe Kosten.
3. Es handelt sich um eine relativ neue Methode, die noch nicht ausgereift ist.