Piirilevyn pinnan viimeistely
| Pinnan viimeistely | Tyypillinen arvo | Toimittaja |
| Vapaaehtoinen palokunta | 0,3–0,55 µm, 0,25–0,35 µm | Enthone |
| Shikoku Chemical | ||
| SAMALLA | Tai: 0,03–0,12 µm, Ni: 2,5–5 µm | ATO tech / Chuang Zhi |
| Selektiivinen ENIG | Tai: 0,03–0,12 µm, Ni: 2,5–5 µm | ATO tech / Chuang Zhi |
| ENEPIC | Au: 0,05–0,125 µm, palliamia: 0,05–0,3 µm | Chuang Zhi |
| Paksuus: 3–10 µm | ||
| Kova kulta | Au: 0,127-1,5um, Ni: min 2,5um | Maksaja/EEJA |
| Pehmeä kulta | Au: 0,127-0,5um, Ni: min 2,5um | KALASTAA |
| Upotustina | Vähintään: 1 µm | Enthone / ATO-tekniikka |
| Upotushopea | 0,127–0,45 µm | Macdermid |
| Lyijytön HASL | 1–25 µm | Nihon Superior |
Koska kuparia esiintyy ilmassa oksidien muodossa, se vaikuttaa vakavasti piirilevyjen juotettavuuteen ja sähköiseen suorituskykyyn. Siksi piirilevyjen pinnan viimeistely on tarpeen. Jos piirilevyjen pintaa ei ole viimeistelty, on helppo aiheuttaa virtuaalisia juotosongelmia, ja vakavissa tapauksissa juotosalustoja ja komponentteja ei voida juottaa. Piirilevyjen pinnan viimeistelyllä tarkoitetaan prosessia, jossa piirilevylle muodostetaan keinotekoisesti pintakerros. Piirilevyjen viimeistelyn tarkoituksena on varmistaa, että piirilevyllä on hyvä juotettavuus tai sähköinen suorituskyky. Piirilevyille on olemassa monenlaisia pinnan viimeistelyjä.
Kuumailmajuotteiden tasoitus (HASL)
Se on prosessi, jossa sulaa tina-lyijyjuotetta levitetään piirilevyn pinnalle, tasoitetaan (puhalletaan) se kuumalla paineilmalla ja muodostetaan pinnoitekerros, joka on sekä kestävä kuparin hapettumiselle että tarjoaa hyvän juotettavuuden. Tämän prosessin aikana on hallittava seuraavat tärkeät parametrit: juotoslämpötila, kuumailmaveitsen lämpötila, kuumailmaveitsen paine, upotusaika, nostonopeus jne.
HASL:n etu
1. Pidempi säilytysaika.
2. Hyvä tyynyn kostutus ja kuparin peitto.
3. Laajalti käytetty lyijytön (RoHS-yhteensopiva) tyyppi.
4. Kypsä teknologia, alhaiset kustannukset.
5. Sopii erittäin hyvin visuaaliseen tarkastukseen ja sähköiseen testaukseen.
HASL:n heikkous
1. Ei sovellu johtojen liittämiseen.
2. Sulan juotteen luonnollisen meniskin vuoksi tasaisuus on huono.
3. Ei sovellu kapasitiivisiin kosketuskytkimiin.
4. HASL ei välttämättä sovellu erityisen ohuille paneeleille. Kylvyn korkea lämpötila voi aiheuttaa piirilevyn vääntymisen.
2. Vapaaehtoinen palokunta
OSP on lyhenne sanoista Organic Solderability Preservative, joka tunnetaan myös nimellä per solder. Lyhyesti sanottuna OSP on ainetta, jota ruiskutetaan kuparin juotospintojen pinnalle muodostamaan orgaanisista kemikaaleista valmistettu suojakalvo. Tämän kalvon on oltava hapettumisenkestävä, lämmönshokinkestävä ja kosteudenkestävä, jotta se suojaa kuparipintaa ruostumiselta (hapettuminen tai vulkanoituminen jne.) normaaleissa ympäristöissä. Seuraavassa korkean lämpötilan juottamisessa tämä suojakalvo on kuitenkin poistettava helposti ja nopeasti juoksuttimella, jotta paljastunut puhdas kuparipinta voi sitoutua välittömästi sulaan juotteeseen ja muodostaa vahvan juotosliitoksen hyvin lyhyessä ajassa. Toisin sanoen OSP:n tehtävänä on toimia esteenä kuparin ja ilman välillä.
OSP:n etu
1. Yksinkertainen ja edullinen; Pintakäsittely on vain ruiskumaalaus.
2. Juotospinnan pinta on erittäin sileä, ja sen tasaisuus on verrattavissa ENIG-juotospintaan.
3. Lyijytön (RoHS-standardien mukainen) ja ympäristöystävällinen.
4. Uudelleen työstettävä.
OSP:n heikkous
1. Huono kostuvuus.
2. Kalvon kirkas ja ohut rakenne tekee laadun mittaamisen visuaalisella tarkastuksella ja online-testauksella vaikeaksi.
3. Lyhyt käyttöikä, korkeat varastointi- ja käsittelyvaatimukset.
4. Huono suojaus pinnoitetuille läpirei'ille.
Upotushopea
Hopealla on vakaat kemialliset ominaisuudet. Hopeaupotustekniikalla käsitelty piirilevy voi silti tarjota hyvän sähköisen suorituskyvyn jopa korkeissa lämpötiloissa, kosteissa ja saastuneissa ympäristöissä, ja säilyttää hyvän juotettavuuden, vaikka se menettäisi kiiltonsa. Upotushopea on syrjäytysreaktio, jossa puhdasta hopeaa kerrostetaan suoraan kuparin pinnalle. Joskus upotushopea yhdistetään OSP-pinnoitteisiin estämään hopean reagointi sulfidien kanssa ympäristössä.
Immersion Silverin etu
1. Korkea juotettavuus.
2. Hyvä pinnan tasaisuus.
3. Edullinen ja lyijytön (RoHS-standardien mukainen).
4. Soveltuu Al-lankaliitoksiin.
Upottavan hopean heikkous
1. Korkeat säilytysvaatimukset ja helppo saastuttaa.
2. Lyhyt kokoamisaika pakkauksesta ottamisen jälkeen.
3. Sähköisten testien suorittaminen on vaikeaa.
Upotustina
Koska kaikki juotteet ovat tinapohjaisia, tinakerros sopii yhteen minkä tahansa tyyppisen juotteen kanssa. Kun tinan upotusliuokseen on lisätty orgaanisia lisäaineita, tinakerros muodostaa rakeisen rakenteen, joka ratkaisee tinan viiksikarvojen ja tinan migraation aiheuttamat ongelmat ja jolla on myös hyvä lämmönkestävyys ja juotettavuus.
Immersiotinprosessilla voidaan muodostaa litteitä kupari-tinan metallien välisiä yhdisteitä, jolloin upotustinalla on hyvä juotettavuus ilman tasaisuutta tai metallien välisten yhdisteiden diffuusio-ongelmia.
Upotustinan etu
1. Soveltuu vaakasuorille tuotantolinjoille.
2. Soveltuu hienolankojen käsittelyyn ja lyijyttömään juottamiseen, erityisesti puristusprosessiin.
3. Tasaisuus on erittäin hyvä, soveltuu SMT:hen.
Upotustinan heikkous
1. Suuri tallennusvaatimus, voi aiheuttaa sormenjälkien värin muuttumisen.
2. Tinakärjet voivat aiheuttaa oikosulkuja ja juotosliitosongelmia, mikä lyhentää säilyvyyttä.
3. Sähköisten testien suorittaminen on vaikeaa.
4. Prosessiin liittyy karsinogeeneja.
SAMALLA
ENIG (Electreless Nickel Immersion Gold) on laajalti käytetty pintakäsittelypinnoite, joka koostuu kahdesta metallikerroksesta. Nikkeli kerrostetaan suoraan kuparille ja sitten kulta-atomit pinnoitetaan kuparille syrjäytysreaktioiden avulla. Nikkelin sisäkerroksen paksuus on yleensä 3–6 μm ja kullan ulkokerroksen kerrostumispaksuus on yleensä 0,05–0,1 μm. Nikkeli muodostaa suojakerroksen juotteen ja kuparin välille. Kullan tehtävänä on estää nikkelin hapettuminen varastoinnin aikana, mikä pidentää säilyvyyttä, mutta upotuskultaprosessi voi myös tuottaa erinomaisen pinnan tasaisuuden.
ENIGin prosessointiprosessi on seuraava: puhdistus --> etsaus --> katalyytti --> kemiallinen nikkelipinnoitus --> kullan pinnoitus --> puhdistusjäännös
ENIGin edut
1. Soveltuu lyijyttömään (RoHS-yhteensopivaan) juottamiseen.
2. Erinomainen pinnan sileys.
3. Pitkä säilyvyysaika ja kestävä pinta.
4. Sopii Al-lankaliitoksiin.
ENIGin heikkous
1. Kallis kullan käytön vuoksi.
2. Monimutkainen prosessi, vaikea hallita.
3. Helppo luoda musta tyynyilmiö.
Elektrolyyttinen nikkeli/kulta (kova kulta/pehmeä kulta)
Elektrolyyttinen nikkelikulta jaetaan "kovaan kultaan" ja "pehmeään kultaan". Kovakullalla on alhainen puhtausaste, ja sitä käytetään yleisesti kultaisissa sormissa (piirilevyjen reunaliittimissä), piirilevyjen koskettimissa tai muissa kulutusta kestävissä pinnoissa. Kullan paksuus voi vaihdella vaatimusten mukaan. Pehmeäkullalla on korkeampi puhtausaste, ja sitä käytetään yleisesti lankaliitoksissa.
Elektrolyyttisen nikkelin/kullan etu
1. Pidempi säilyvyysaika.
2. Soveltuu kosketuskytkimeen ja johtojen liittämiseen.
3. Kova kulta soveltuu sähkötestaukseen.
4. Lyijytön (RoHS-yhteensopiva)
Elektrolyyttisen nikkelin/kullan heikkous
1. Kallein pintakäsittely.
2. Kultaisten sormien galvanointi vaatii lisää johtavia lankoja.
3. Kullan juotettavuus on huono. Paksumman kullan vuoksi paksumpia kerroksia on vaikeampi juottaa.
ENEPIC
Kemikaalitonta nikkeliä ja elektrolyysiä sisältävää palladium-immersiokultaa eli ENEPIGiä käytetään yhä enemmän piirilevyjen pintakäsittelyssä. ENIGiin verrattuna ENEPIG lisää nikkelin ja kullan väliin ylimääräisen palladiumkerroksen, joka suojaa nikkelikerrosta korroosiolta ja estää mustien pisteiden muodostumisen, jotka muodostuvat helposti ENIG-pintakäsittelyprosessissa. Nikkelin kerrostumispaksuus on noin 3–6 µm, palladiumin noin 0,1–0,5 µm ja kullan 0,02–0,1 µm. Vaikka kullan paksuus on pienempi kuin ENIGin, ENEPIG on kalliimpi. Palladiumin hinnan viimeaikainen lasku on kuitenkin tehnyt ENEPIGin hinnasta edullisemman.
ENEPIGin etu
1. Siinä on kaikki ENIGin edut, ei mustaa tyynyilmiötä.
2. Sopii paremmin langanliitokseen kuin ENIG.
3. Ei korroosioriskiä.
4. Pitkä säilytysaika, lyijytön (RoHS-yhteensopiva)
ENEPIGin heikkous
1. Monimutkainen prosessi, vaikea hallita.
2. Korkeat kustannukset.
3. Se on suhteellisen uusi menetelmä eikä vielä kypsä.