A nyomtatott áramköri lap felületfémezései
A megfelelő felületfémezés alkalmazása a nyomtatott áramköri lapunkhoz ugyanolyan fontos, mint a PCB gyártójának kiválasztása. Nem megfelelő felületfémezés alkalmazása esetén a beültetés során problémák merülhetnek fel, de a PCB hosszú távú megbízhatósága is csökkenhet.
A felületfémezés alapvető funkciója, hogy védje a forrasztási felületeket és az érintkezőket az oxidációtól vagy a szennyeződéstől.
Felületkezelés nélkül a szabadon lévő réz oxidálódna, ami megnehezítené az alkatrészek forrasztását, illetve az érintkezők (pl. élcsatlakozók) elektromos kapcsolata is kedvezőtlen lenne.
A megfelelő felületfémezés kiválasztásához mérlegelni kell előnyeiket és hátrányaikat. Fontos figyelembe venni a PCB kialakítását, tárolásának módját, funkcionalitását és a beültetési folyamatot is.
Cégünk háromfajta ólommentes felületfémezést kínál melyek mindegyike RoHS-kompatibilis, de SnPb szerelvényekhez is alkalmasak:
- Ólommentes HAL (Hot Air Leveling, vagyis forrólevegővel történő kiegyenlítés)
- Kémiai arany (Che Ni/Au vagy ENIG = Electroless Nickel Immersion Gold)
- Kémiai ezüst (Che Ag)
Bármilyen ólommentes fémbevonat
Költséghatékony opció, amely során az Eurocircuits dönt a felületfémezés fajtájáról az aktuális terheltség és gyártástervezési szempontok figyelembevételével.
A vevői dokumentácó ellenőrzése során azonban magasabb rajzolati osztálybesorolás (finom rajzolat) esetén a felületfémezés automatikusan kémiai aranyra változik, ami árkorrekcióval jár.
Ólommentes HAL (Hot Air Leveling)
Az ólommentes HAL (Hot Air Leveling, vagyis forrólevegővel történő kiegyenlítés) kivitel a legmagasabb szintű forraszthatóságot biztosítja a PCB számára. Emellett a többlépcsős beültetés és a tárolás tekintetében is biztosítja a megfelelő robusztusságát, elfogadható áron.
Másrészről azonban a HAL folyamata megköveteli, hogy a teljes PCB folyékony forraszanyagba merüljön, így a PCB extra hőterhelést kap.
Emiatt nem a legjobb választás, amennyiben a nyomtatott áramköri lap kis átvezető furatokat tartalmaz, vagy ha a nyomtatott áramkör vastagsága meghaladja a normál vastagságot (magas átfémezhetőségi arány).
Másik szempont, hogy ez a felületkezelés kevésbé egyenletes, mint más felületkezelések, bármennyire is igyekszünk a lehető legsimább felületet elérni. A forrasztási felületeken jelenlévő forraszanyag változó mennyisége miatt ez a felületkezelés kevésbé alkalmas lehet kisebb vagy finom átlépéssel rendelkező alkatrészekhez.
Kémiai arany (Che Ni/Au vagy ENIG = Electroless Nickel Immersion Gold)
Szelektív
Népszerű felületfémezés, mivel egyenletes és sima felületet, jó forraszthatóságot és elfogadható tárolási időt biztosít. Finomrajzolatú nyomtatott áramköri lapok esetén ideális választás.
A kémiai aranyozás folyamata azonban bonyolult, és nagyobb a hibák kockázata (fémezés hiánya, black pad effektus, felület ridegsége).
A kémiai arany alkalmazásakor a forrasztási kötés a forraszanyag és a Ni/Au felület nikkel rétege között jön létre, nem pedig az alatta lévő réz réteggel. Az arany teljesen feloldódik a forraszkötésben.
Ez a felületfémezés lényegesen ridegebb hatású, mint az ólommentes HAL (SnCu), így nem ajánlott olyan alkalmazásokhoz, amelyek rázkódásnak, hajlításnak vagy erős rezgéseknek vannak kitéve.
Egy utolsó, de lényeges szempont a felületfémezés rendkívül magas ára. Ennek ellenére bizonyos esetekben kétségtelenül ez a legjobb választás (pl. wire bonding).
Szelektív – Nagy terület
Minden olyan rézterület, amelyet nem fed forrasztásgátló lakk, és amely a külső réteg teljes rézterületének ≥40%-a, nagy területnek minősül.
Ez költségnövelő tényezőnek számít.
Teljes felületen
Amennyiben ezt az opciót választja, akkor a kémiai arany felületfémezésre a forrasztásgátló lakk felvitele előtt kerül sor, így minden rézfelület Ni/Au-val lesz bevonva.
Kémiai ezüst (Che Ag)
A kémiai ezüst felületfémezés gyakran vitatott és szélsőséges véleményeket formál. Egyesek nagyon szeretik, mások pedig kimondottan utálják.
Egyenletes és sima felületet kínál, nagyon jó forraszthatósággal. A forrasztási kötés az ezüst alatt lévő rézzel jön létre, mivel az ezüst a forrasztási folyamat során feloldódik.
Mindez eddig jól hangzik, de a kémiai ezüst rendkívül érzékeny a kén-dioxidra (SO²), amely mattítja a felületet, és létrehozza az AgS² réteget. Ez a réteg hátrányosan befolyásolja a forraszthatóságot.
A mattulás elkerülése érdekében a nyomtatott áramköri lapokat ezüstvédő papírba és hermetikusan lezárt csomagolásba tesszük, hogy elkerüljük a nedvesség és a légköri SO² bejutását.
Többlépcsős beültetés esetén a részben beültetett nyomtatott áramköri lapokat kénmentes légkörben kell tárolni.
A tárolási körülményektől függően a felületfémezés eltarthatósága kérdéses lehet.
Egyéb elérhető felületkezelések
Kemény arany élcsatlakozókhoz
Mivel az élcsatlakozóknak ellen kell állniuk a kopásnak, javasoljuk, hogy ezek kemény arany felületkezeléssel rendelkezzenek. Az aranyozás ebben az esetben galvanizálással történik, amely vastagabb és keményebb.
Ezt a felületet egy speciális fürdőben alakítjuk ki, amelyet csak az ilyen típusú csatlakozókhoz használunk.
A PCB egyéb területein ez a felületfémezés nem alkalmazható.
Karbon
A szén nagy mechanikai szilárdságot és jó elektromos vezetőképességet ötvöz, és gyakran használható az arany helyettesítésére az érintkezőkön.
Közvetlenül a rézre (pl. HAL előtt) vagy a felületfémezésre (pl. kémiai arany után) szitázzuk és kapcsoló érintkezőkhöz, billentyűzetekhez használják. A HAL és a forrasztási folyamatok során nem károsodnak és anélkül alkalmazhatók, hogy bármilyen változást mutatnának az ellenállás tekintetében.