Finitura superficiale del PCB
| Finitura superficiale | Valore tipico | Fornitore |
| Dipartimento dei vigili del fuoco volontari | 0,3~0,55µm, 0,25~0,35µm | Entone |
| Chimica di Shikoku | ||
| ESSERE D'ACCORDO | Oppure: 0,03~0,12um, Ni: 2,5~5um | Tecnologia ATO/Chuang Zhi |
| ENIG selettivo | Oppure: 0,03~0,12um, Ni: 2,5~5um | Tecnologia ATO/Chuang Zhi |
| ENEPIC | Au: 0,05~0,125µm, Pd: 0,05~0,3µm | Chuang Zhi |
| Dentro: 3~10um | ||
| Oro duro | Au: 0,127~1,5um, Ni: minimo 2,5um | Pagatore/EEJA |
| Oro morbido | Au: 0,127~0,5um, Ni: minimo 2,5um | PESCARE |
| Stagno ad immersione | Minimo: 1um | Enthone / ATO tech |
| Argento ad immersione | 0,127~0,45 µm | Macdermid |
| HASL senza piombo | 1~25um | Nihon Superior |
Poiché il rame è presente nell'aria sotto forma di ossidi, influisce seriamente sulla saldabilità e sulle prestazioni elettriche dei PCB. Pertanto, è necessario eseguire la finitura superficiale dei PCB. Se la superficie dei PCB non è rifinita, è facile che si verifichino problemi di saldatura virtuali e, nei casi più gravi, le piazzole di saldatura e i componenti non possono essere saldati. La finitura superficiale dei PCB si riferisce al processo di formazione artificiale di uno strato superficiale su un PCB. Lo scopo della finitura dei PCB è garantire che il PCB abbia una buona saldabilità o prestazioni elettriche. Esistono molti tipi di finitura superficiale per i PCB.
Livellamento della saldatura ad aria calda (HASL)
Si tratta di un processo che prevede l'applicazione di stagno fuso per saldatura sulla superficie di un PCB, il suo appiattimento (soffiaggio) con aria compressa riscaldata e la formazione di uno strato di rivestimento resistente all'ossidazione del rame e con una buona saldabilità. Durante questo processo, è necessario padroneggiare i seguenti parametri importanti: temperatura di saldatura, temperatura della lama ad aria calda, pressione della lama ad aria calda, tempo di immersione, velocità di sollevamento, ecc.
Vantaggio di HASL
1. Tempo di conservazione più lungo.
2. Buona bagnatura del tampone e copertura del rame.
3. Tipo ampiamente utilizzato senza piombo (conforme alla direttiva RoHS).
4. Tecnologia matura, basso costo.
5. Molto adatto per ispezioni visive e test elettrici.
Debolezza dell'HASL
1. Non adatto per la saldatura di fili.
2. A causa del menisco naturale della lega di saldatura fusa, la planarità è scarsa.
3. Non applicabile agli interruttori touch capacitivi.
4. Per pannelli particolarmente sottili, l'HASL potrebbe non essere adatto. L'elevata temperatura del bagno potrebbe causare la deformazione del circuito stampato.
2. Vigili del Fuoco Volontari
OSP è l'abbreviazione di Organic Solderability Preservative, noto anche come "per solder". In breve, l'OSP è un prodotto da spruzzare sulla superficie delle piazzole di saldatura in rame per creare una pellicola protettiva composta da sostanze chimiche organiche. Questa pellicola deve possedere proprietà quali resistenza all'ossidazione, agli shock termici e all'umidità per proteggere la superficie del rame dalla ruggine (ossidazione o vulcanizzazione, ecc.) in ambienti normali. Tuttavia, nella successiva saldatura ad alta temperatura, questa pellicola protettiva deve essere facilmente rimossa rapidamente dal flusso, in modo che la superficie di rame pulita esposta possa legarsi immediatamente con la lega fusa per formare una giunzione saldata resistente in tempi molto brevi. In altre parole, il ruolo dell'OSP è quello di fungere da barriera tra il rame e l'aria.
Vantaggio dell'OSP
1. Semplice e conveniente; la finitura superficiale è solo verniciatura a spruzzo.
2. La superficie del pad di saldatura è molto liscia, con una planarità paragonabile a quella di ENIG.
3. Senza piombo (conforme agli standard RoHS) e rispettoso dell'ambiente.
4. Rielaborabile.
Debolezza dell'OSP
1. Scarsa bagnabilità.
2. La natura trasparente e sottile della pellicola rende difficile misurarne la qualità tramite ispezione visiva ed effettuare test online.
3. Breve durata di vita, elevati requisiti di stoccaggio e movimentazione.
4. Scarsa protezione per i fori passanti placcati.
Argento ad immersione
L'argento ha proprietà chimiche stabili. Il PCB lavorato con la tecnologia a immersione d'argento può comunque fornire buone prestazioni elettriche anche se esposto ad alte temperature, umidità e ambienti inquinati, oltre a mantenere una buona saldabilità anche se dovesse perdere la sua lucentezza. L'argento a immersione è una reazione di spostamento in cui uno strato di argento puro viene depositato direttamente sul rame. Talvolta, l'argento a immersione viene combinato con rivestimenti OSP per impedire all'argento di reagire con i solfuri presenti nell'ambiente.
Vantaggio dell'argento ad immersione
1. Elevata saldabilità.
2. Buona planarità della superficie.
3. Basso costo e senza piombo (conforme agli standard RoHS).
4. Applicabile alla saldatura di fili di alluminio.
Debolezza dell'argento da immersione
1. Elevati requisiti di stoccaggio e facile inquinamento.
2. Breve tempo di montaggio dopo l'estrazione dalla confezione.
3. Difficoltà nell'effettuare test elettrici.
Stagno ad immersione
Poiché tutte le saldature sono a base di stagno, lo strato di stagno può essere abbinato a qualsiasi tipo di lega. Dopo l'aggiunta di additivi organici alla soluzione di immersione in stagno, la struttura dello strato di stagno presenta una struttura granulare, che supera i problemi causati dai filamenti di stagno e dalla migrazione dello stagno, mantenendo al contempo una buona stabilità termica e saldabilità.
Il processo di stagno a immersione può formare composti intermetallici di rame e stagno piatti, per fare in modo che lo stagno a immersione abbia una buona saldabilità senza problemi di planarità o di diffusione dei composti intermetallici.
Vantaggio dello stagno ad immersione
1. Applicabile alle linee di produzione orizzontali.
2. Applicabile alla lavorazione di fili sottili e alla saldatura senza piombo, in particolare al processo di crimpatura.
3. La planarità è molto buona, applicabile alla SMT.
Debolezza dello stagno ad immersione
1. Elevato fabbisogno di spazio di archiviazione, potrebbe causare il cambiamento di colore delle impronte digitali.
2. I peli di stagno possono causare cortocircuiti e problemi alle giunzioni di saldatura, riducendo così la durata di conservazione.
3. Difficoltà nell'effettuare test elettrici.
4. Il processo coinvolge agenti cancerogeni.
ESSERE D'ACCORDO
ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) è un rivestimento di finitura superficiale ampiamente utilizzato, composto da 2 strati metallici, in cui il nichel viene depositato direttamente sul rame e gli atomi d'oro vengono poi placcati sul rame tramite reazioni di spostamento. Lo spessore dello strato interno di nichel è generalmente di 3-6 µm, mentre lo spessore di deposizione dello strato esterno di oro è generalmente di 0,05-0,1 µm. Il nichel forma uno strato barriera tra la lega di saldatura e il rame. La funzione dell'oro è quella di prevenire l'ossidazione del nichel durante lo stoccaggio, prolungandone così la durata di conservazione, ma il processo di doratura a immersione può anche produrre un'eccellente planarità superficiale.
Il flusso di lavorazione di ENIG è: pulizia-->incisione-->catalizzatore-->placcatura chimica in nichel-->deposizione in oro-->residuo di pulizia
Vantaggi di ENIG
1. Adatto per saldature senza piombo (conforme alla direttiva RoHS).
2. Eccellente levigatezza della superficie.
3. Lunga durata e superficie resistente.
4. Adatto per la saldatura di fili di alluminio.
Debolezza dell'ENIG
1. Costoso perché contiene oro.
2. Processo complesso, difficile da controllare.
3. Facile generazione del fenomeno del tampone nero.
Nichel/Oro elettrolitico (oro duro/oro morbido)
L'oro nichelato elettrolitico si divide in "oro duro" e "oro tenero". L'oro duro ha una bassa purezza ed è comunemente utilizzato per i connettori a bordo PCB, i contatti PCB o altre superfici resistenti all'usura. Lo spessore dell'oro può variare a seconda delle esigenze. L'oro tenero ha una purezza maggiore ed è comunemente utilizzato nella saldatura dei fili.
Vantaggio del nichel/oro elettrolitico
1. Maggiore durata di conservazione.
2. Adatto per interruttori di contatto e collegamento di cavi.
3. L'oro duro è adatto per le prove elettriche.
4. Senza piombo (conforme alla direttiva RoHS)
Debolezza del nichel/oro elettrolitico
1. La finitura superficiale più costosa.
2. Per la galvanizzazione delle dita in oro sono necessari fili conduttivi aggiuntivi.
3. L'oro ha una scarsa saldabilità. A causa dello spessore dell'oro, gli strati più spessi sono più difficili da saldare.
ENEPIC
L'oro a immersione in nichel chimico o ENEPIG (elettroless nickel electroless palladium immersion gold) è sempre più utilizzato per la finitura superficiale dei PCB. Rispetto all'ENIG, l'ENEPIG aggiunge uno strato extra di palladio tra nichel e oro per proteggere ulteriormente lo strato di nichel dalla corrosione ed evitare la formazione di piazzole nere che si formano facilmente durante il processo di finitura superficiale ENIG. Lo spessore di deposizione del nichel è di circa 3-6 µm, quello del palladio è di circa 0,1-0,5 µm e quello dell'oro è di 0,02-0,1 µm. Sebbene lo spessore dell'oro sia inferiore a quello dell'ENIG, l'ENEPIG è più costoso. Tuttavia, il recente calo dei costi del palladio ha reso il prezzo dell'ENEPIG più accessibile.
Vantaggio di ENEPIG
1. Presenta tutti i vantaggi dell'ENIG, senza il fenomeno del pad nero.
2. Più adatto per la saldatura di fili rispetto a ENIG.
3. Nessun rischio di corrosione.
4. Lunga durata di conservazione, senza piombo (conforme alla direttiva RoHS)
Debolezza dell'ENEPIG
1. Processo complesso, difficile da controllare.
2. Costo elevato.
3. È un metodo relativamente nuovo e non ancora maturo.