A megfelelő felületfémezés kiválasztása

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.

Összefoglaló táblázat