Technologie

Jak wybrać z najszerszego portfolia wykończeń powierzchni?

Jak wybrać odpowiednią obróbkę powierzchni płytek drukowanych? O ile kiedyś wystarczyło po prostu zabezpieczyć płytkę przed korozją, a wszelkie modyfikacje bazowały na zwykłej miedzi, dziś klienci wybierają z szerokiej gamy możliwych rozwiązań. Rośnie zapotrzebowanie na wyższe częstotliwości, dłuższą żywotność i ogólnie lepszą trwałość materiałów. Nowe technologie pozwalają również projektantom płytek na uzyskanie większej gęstości spoin i mniejszych odległości między pojedynczymi elementami. W tej chwili w Gatema oferują aż sześć różnych wariantów obróbki powierzchni. Bezołowiowy i ołowiowy HAL, srebro immersyjne, złoto immersyjne, cyna chemiczna lub nikiel galwaniczny oraz złoto.

Przy czym każda z nich ma swoje plusy i minusy. Różnią się grubością warstwy, maksymalnymi wymiarami, kompatybilnością z ROHS, płaskością, możliwością wielokrotnego lutowania, klejenia aluminium lub złotem czy też czasem magazynowania. „Wymagania naszych klientów zmieniają się w czasie. Chociaż nadal najwięcej produkujemy podstawowych płytek prototypowych , to również uzupełniamy naszą ofertę obróbki powierzchni tak, abyśmy mogli szybko reagować na zapotrzebowanie rynku. Śmiem twierdzić, że mamy najszersze dostępne portfolio wykończeń powierzchni. W tej chwili wyraźnym trendem jest przejście na inne typy. Niezależnie od tego, czy jest to rozwój sieci 5G, czy praca w wymagających warunkach ”, mówi Ondřej Horký, dyrektor sprzedaży Gatema PCB.

Zorientujmy się więc trochę w całej tej branży i pokażmy, jakie materiały są idealne do jakiego rodzaju zastosowań.

Srebro immersyjne najlepiej nadaje się do zastosowań w aplikacjach o wysokiej częstotliwości. Ze względu na brak niklu wspaniale przenosi sygnał. Srebro jest również lepszym przewodnikiem niż złoto czy miedź. Ponadto tak opracowana powierzchnia jest łatwa do lutowania, ponieważ grubość srebra wynosi zaledwie 0,1 mikrometra. Dzięki mniejszej grubości poprawia się również płaskość powierzchni płytki, dlatego też srebro immersyjne jest odpowiednie dla wyższych klas konstrukcji z cienkimi połączeniami i szczelinami. „Wraz z pojawieniem się sieci 5G korzystanie ze srebra imersyjnego będzie prawdopodobnie obowiązkiem. W przyszłości może być jednym z motorów napędowych w portfolio ostatecznej obróbki powierzchni ”, mówi Michal Horní, kierownik ds. Badań i rozwoju w firmie Gatema.

Ołowiowy i bezołowiowy HAL (Hot Air Levelling) to proces, w którym płytka drukowana jest zanurzana w stopionym lutowiu i podczas ruchu wstecznego jest wydmuchiwana za pomocą noży powietrznych, dzięki czemu lut jest wydmuchiwany z otworów i powierzchni maski bezlutowej. W większości zastosowań metody HAL stosuje się lut bezołowiowy. Grubość i struktura powierzchni zależy od napięcia powierzchniowego lutowia i wynosi od 2 do 40 mikrometrów. Zanurzenie oznacza dla płytki znaczny szok termiczny, związany z rozpuszczaniem miedzi w lutowiu, a także może powodować skręcanie lub zginanie samej płytki drukowanej. „Ołowiowy HAL praktycznie nie jest obecnie używany, ponieważ nie spełnia wymagań certyfikacji ROHS i zawiera niebezpieczne materiały. Z drugiej strony są dziedziny, które są objęte wyjątek, głównie wojsko, jak i w innych specjalnych zastosowaniach. W naszej produkcji używamy stopionej cyny i ołowiu w przybliżonym stosunku 60:40 ”- opisuje Ondřej Horký.

Image
povrchove prav dps

Złoto imersyjne (ENIG; Electroless Nickel Immersion Gold) jest oparte na związkach niklu i złota. Z chemicznego punktu widzenia złoto jest idealnym elementem do górnego pokrycia płytki. Ze względu na to, że złoto zwykle nie tworzy tlenków, temperatura i warunki przechowywania mają znacznie mniejszy wpływ na żywotność w porównaniu z innymi obróbkami powierzchni. Złoto podczas lutowania rozpuszcza się w lutowiu, a sam lut tworzy powiązanie z warstwą niklu. ENIG charakteryzuje się dużą płaskością powierzchni, dobrą lutowalnością i długim czasem przechowywania, dzięki czemu ta obróbka powierzchni nadaje się do technologii SMD, elementów z małym rozstawem wyjść lub do styków. Wadą może być dyfuzja złota do stopu lutowniczego, przy wyższych stężeniach może wystąpić kruchość złącza i jego właściwości metalicznych (zwykle wyższa zawartość podfosforanu lub wyższa warstwa złota i jego korozja w warstwie niklu). „Płytkę PCB pokrytą tą technologią można rozpoznać po jasnozłotym kolorze. Zaletą jest zdecydowanie bezołowiowe lutowanie i bardzo dobra odporność na korozję ”- mówi Ondřej Horký.

Chemiczna cyna tworzy cienką warstwę cyny, zwykle między 0,9 a 1,1 mikrometra, która chroni miedź bazową przed utlenianiem i zapewnia wysoce lutowalną powierzchnię. „Do jego stosowania używamy kwaśnej bezprądowej kąpieli do cynowania, która dzięki swoim domieszkom zapobiega tworzeniu się „wąsów ”(niekontrolowane formowanie się metalowych włosków, które często powodują spięcia) i jest ułożona w układzie pionowym” - opisuje Michal Horní, kierownik R&D w Gatema. Ze względu na dużą wrażliwość cyny immersyjnej należy zachować ostrożność i ściśle przestrzegać odpowiednich warunków magazynowania. Na wszystkich etapach przetwarzania zaleca się obsługę wyłącznie w rękawicach. Ponadto, podobnie jak w przypadku srebra immersyjnego, należy liczyć z krótszym czasem magazynowania. Zamiast standardowo 12 miesięcy, w tym przypadku jest to maksymalnie 6 miesięcy, a wieloetapowe lutowanie płytki musi nastąpić jak najszybciej po sobie. Dzięki swojej płaskości jest świetna przy wykorzystywaniu z technologiami SMD.

Galwaniczny nikl i złoto. Ta operacja technologiczna nanosi 3 do 7 μm galwanicznego niklu i 1 μm galwanicznego złota. Jest to tak zwane twarde  złocenie galwaniczne. Najczęściej stosowane jest do ochrony złącz i z wszystkich obróbek powierzchniowych nadaje się do klejenia przewodów.

 

 

Zajímá Vás k tématu více?
Spojte se s našimi odborníky:
Michal Horní
R&D manager