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PCB表面处理功能和选择原则

作者:admin 发布时间:2019-04-16 15:24:59点击:

PCB表面涂层功能和选择原则

由于其优异的导电性和物理性能,铜被PCB(印刷电路板)选为导电材料。但是,当暴露在空气中时,铜表面往往会被氧化,表面会产生固体和薄的氧化层,这主要导致焊点出现缺陷,从而降低产品的可靠性并缩短保质期。因此,实施保护措施以阻止铜表面被氧化是非常必要的,这是表面涂层出现的原始原因,该表面涂层应该是耐热和可焊接的。到目前为止,PCB表面涂层已经迅速发展,产生了大量的分类,如何选择合适的类型仍然很重要。因此,本文将讨论PCB表面涂层功能,

什么是PCB表面涂层?

•PCB表面涂层的重要性


为了阻止PCB上焊盘的铜表面在可焊性之前被氧化和污染,在铜上施加表面涂层(也称为表面处理)以起到保护作用具有重要意义。


铜具有第二好的导电性和物理性能(最好的是银)加上其丰富的储存和低成本,因此铜被选为PCB的导电材料。然而,作为一种活性金属,铜容易氧化,表面上容易产生氧化层(氧化铜或氧化亚铜),导致焊点缺陷,降低产品的可靠性,缩短保质期。


根据统计数据,PCB板上70%的缺陷来自焊点,原因如下:


原因#1:PCB上的焊盘发生污染和氧化会导致焊接不完全和冷焊点。


原因#2:由于银和铜之间的扩散倾向于产生扩散层,而在锡和铜之间倾向于产生金属间化合物(IMC),导致界面松散且易碎。


因此,准备焊接的铜表面应该实现具有可焊性或隔离功能的保护层,以便可以减轻或避免缺陷。


•对PCB表面涂层的要求


PCB焊盘上的表面涂层应符合以下要求:


一个。耐热性


在焊接过程中的高温下,表面光洁度也应该能够阻止PCB焊盘表面被氧化并使焊料与铜直接接触。


有机表面涂层的耐热性是指熔点和热分解温度的表现。表面涂层的熔点应接近或低于锡的熔点,而其热分解温度应远高于焊料的熔点和焊接温度。结果,在焊接期间不会在铜表面上发生氧化。


湾 可覆盖


基本上,PCB表面处理能够完全覆盖在铜垫表面上,而不会在焊接之前和焊接过程中被氧化或污染。它不会漂移,分解或漂浮在焊点表面。因此,为了确保熔化的焊料可以完全焊接到焊盘上,熔化表面涂层的表面张力应该小并且分解温度应该高,以便在焊接之前和焊接期间可以保证高的可焊性。


C。残留


这里的残留物是指在焊接实施后留在焊盘或焊点表面上的残留物。一般来说,残留物是危险的,应该消除,这就是为什么通常在焊接后进行清洁措施。


d。腐蚀性


这里的腐蚀性是指焊接后残留焊料对电路板表面造成的腐蚀,如PCB基板材料或金属层。


即 环境问题


如今,环境问题引起了业界越来越多的关注。当涉及到PCB上的表面涂层时,涂层生成期间以及清洁和焊接后的流出物应易于处理且环境友好。

PCB表面涂层如何分类?

•基于制造技术


基于制造技术,PCB表面处理可分为表面涂层和金属涂层。


一个。表面涂层


表面涂层是指通过物理方法在铜表面上添加耐热且可焊接的薄涂层的过程。表面涂层的主要特性在于,可以提供纯铜表面以焊接以在焊接过程中进行焊接。表面处理,如HASL(热空气可焊性等级)或OSP(有机可焊性防腐剂),属于此分类。


湾 金属涂层


金属涂层是指以无电镀和电镀的方式在PCB上的焊盘纯铜表面上产生耐热可焊金属涂层的过程,如ENIG(化学镀镍浸金),ENEPIG(化学镀镍无电镀钯) Immersion Gold),沉浸金等


•基于应用效果


根据应用效果,表面光洁度可分为三类:焊接在隔离层涂层上的助焊剂,焊接在扩散层金属涂层上的助焊剂和焊接在金属涂层隔离层上的助焊剂。


类别#1:焊接助焊剂焊接在隔离层上的涂层上。


这种表面涂层的主要特性是在高温焊接过程中离开铜后熔化的焊料会在焊料表面漂移。但是,IMC会在焊点接口处产生,这会增加缺陷的可能性。


类别#2:焊接助焊剂焊接在扩散层上的金属涂层上。


这种技术的出现旨在消除IMC,但它具有明显的缺点。一方面,它往往会引起扩散; 另一方面,它往往会导致板脆性,从而引起电路出现缺陷。


类别#3:焊剂焊接在金属涂层的隔离层上。


这种技术的主要优点是焊料焊接在金属涂层隔离层的表面上,而不是直接在铜表面上。因此,在界面处不会产生稳定的IMC,并且不会在金属之间引起扩散。

如何选择PCB表面涂层?

必须非常注意PCB表面涂层,因为它与PCB的可焊性,可靠性和保质期密切相关。应根据应用条件和领域进行特别选择。


由于表面涂层的性质和应用效果不同,在PCB制造过程中应根据应用要求和具体应用领域进行选取,制造复杂性和成本不能成为主要的判断依据。


一般而言,对于民用工业或普通工业用电子产品,应选择焊剂无需隔离层焊接的表面涂层,如HASL,OSP等。


然而,就应用于高可靠性和长保质期的应用而言,例如医疗保健,运输,军事,航空航天等,应选择表面涂层,其焊剂焊接在隔离层上,例如沉金和镀金。


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