PCB기술 - PCB 표면 처리의 장단점 분석

PCB 보드 표면에 특별한 처리가 필요한 이유는 무엇입니까?

PCB 표면 처리의 가장 기본적인 목적은 우수한 납땜성 또는 전기적 특성을 보장하는 것입니다. 공기 중의 구리는 산화되기 쉽기 때문에 구리 산화물 층은 용접에 큰 영향을 미치고 잘못된 용접을 형성하기 쉽기 때문에 패드와 부품을 용접할 수 없게 됩니다. 따라서 PCB의 생산 및 제조에 공정이 나타날 것입니다. 즉, 패드 표면의 라이닝은 산화로부터 패드를 보호하기 위해 재료 층으로 코팅(도금)됩니다.

1. 무연 PCB
현재 국내 보드 공장의 PCB 인스턴트 국수 가공 기술에는 스프레이 주석(HASL, hotairsolderleveling), 핫 솔더 레벨링, 핫 에어 레벨링, OSP(산화 방지), 니켈-금 도금, 주석 침전, 은 증착, 화학 물질이 포함됩니다. 니켈-팔라듐-금, 전기도금 경질금 등 물론 특수 용도에는 일부 특수 PCB 표면 처리 공정이 있습니다.

2. 스프레이 틴(열풍 레벨링) PCB
열풍 레벨링의 일반적인 과정은 미세 부식, 예열, 주석 도금, 스프레이 세척입니다.
열풍 솔더링(일반적으로 주석 스프레이라고도 함)이라고도 하는 열풍 교정은 용융 주석(납) 솔더를 PCB 표면에 코팅하고 압축 공기를 가열하여 곧게 펴서 구리 산화 저항 층을 형성하는 것입니다. 및 우수한 납땜성. 바닥. 솔더와 구리는 뜨거운 에어컨 솔더와 구리의 접합부에서 구리-주석 금속간 화합물을 형성합니다. PCB는 일반적으로 열풍 마무리를 위해 용융 땜납에 잠겨 있습니다. 에어 나이프는 땜납이 응고되기 전에 액체 땜납을 평평하게 합니다. 에어나이프는 구리 표면의 솔더 메니스커스 모양을 최소화하고 솔더 브리징을 방지합니다.
열풍은 수직형과 수평형으로 구분됩니다. 일반적으로 수평 열풍 레벨링 코팅이 더 균일하고 자동 생산을 실현할 수 있기 때문에 수평 유형이 더 나은 것으로 간주됩니다.
장점: 저렴한 가격, 우수한 용접 성능.
단점: 스프레이 틴 플레이트의 표면 조도가 좋지 않기 때문에 얇은 갭 핀과 너무 작은 부품을 용접하는 데 적합하지 않습니다. 솔더 비드는 PCB 처리 중에 솔더 비드를 생성하기 쉽고 미세 피치 구성 요소에 단락되기 쉽습니다. 양면 SMT 공정에 사용되는 경우 두 번째 표면이 고온에서 리플로우되었기 때문에 TiN 스프레이 재용융은 중력의 영향을 받는 구형 주석 반점으로 주석 비드 또는 유사한 물방울을 생성하여 표면이 고르지 않게 되어 결과적으로 영향을 미치는 용접 문제.

3. 유기 납땜성 방부제(OSP) PCB
일반적인 과정은 다음과 같습니다: 탈지->; 미세 부식>; 산세>; 순수한 물 청소>; 유기 코팅>; 세척, 공정 제어가 다른 공정보다 쉬워 처리 공정이 용이함을 나타냅니다.
OSP는 RoHS 지침에 따라 인쇄 회로 기판(PCB) 동박의 표면 처리를 위한 공정입니다. 현재 PCB의 약 25%가 OSP 공정을 사용하는 것으로 추정되며 OSP 공정이 증가하고 있습니다(현재 OSP 공정이 주석 스프레이를 능가하고 1위를 차지할 가능성이 있음). OSP 공정은 단면 TV 및 PCB, 고밀도 칩 패키징 보드 등과 같은 로우테크 PCB 또는 하이테크 PCB에 사용할 수 있습니다. BGA의 경우에도 OSP 애플리케이션이 많이 있습니다. PCB에 표면 연결 또는 보관 시간 제한에 대한 기능 요구 사항이 없는 경우 OSP 공정이 가장 이상적인 표면 처리 공정이 될 것입니다.
장점: 공정이 간단하고 표면이 매끄럽고 무연 납땜 및 SMT에 적합합니다. 편리한 재 작업, 편리한 생산 및 작업, 수평 작업에 적합합니다. 다양한 공정(예: OSP+ENIG)의 공존에 적합하며 비용이 저렴하고 친환경적입니다.
단점: Reflow Soldering 횟수에 제한이 있음(다중 납땜의 두께를 반복하면 Film이 손상될 수 있으며, 기본적으로 2번으로 문제 없음). 압착 기술 및 와이어 바인딩에는 적합하지 않습니다. 육안 검사 및 전기 측정이 편리하지 않습니다. SMT는 질소 보호가 필요합니다. SMT 재작업은 적용되지 않습니다. 더 높은 보관 조건이 필요합니다.

4. 전체 보드는 니켈 도금 금 PCB입니다.
금도금된 PCB 표면은 니켈 층으로 코팅된 다음 금 층으로 코팅됩니다. 니켈 도금은 주로 금과 구리 사이의 확산을 방지하기 위한 것입니다. 니켈 도금에는 연질 금(순금, 금 표면이 밝게 보이지 않음)과 경질 금 도금(표면이 매끄럽고 단단하며 내마모성이 있으며 코발트 및 기타 원소가 포함되어 있으며 금 표면이 더 밝게 보입니다. ). Soft gold는 주로 칩 패키징의 gold wire에 사용되며 hard gold는 용접되지 않은 부품의 전기적 연결에 주로 사용됩니다.
장점: 긴 저장 시간>; 12 개월. 접점 스위치 설계 및 금선 포장에 적합합니다. 전기 테스트에 적합합니다.
단점: 높은 비용과 두꺼운 금. 금 손가락을 도금할 때 전기를 전도하기 위해 추가 설계 라인이 필요합니다. 금도금의 두께가 반드시 솔더 조인트의 취성을 유발하는 것은 아니기 때문에 솔더 조인트의 강도에 영향을 미칩니다. 도금 표면의 균일성. 전기도금된 니켈 금은 와이어의 가장자리를 감싸지 않습니다. 알루미늄 와이어의 묶음에는 적합하지 않습니다.

5. 침지 금 PCB
일반적인 과정은 다음과 같습니다. 미세 부식>; 프리프레그->; 활성화->; 무전해 니켈 도금>; 화학 침지 금; 거의 100가지 종류의 화학 물질이 포함된 6개의 화학 용액이 있으며 이 과정은 더 복잡합니다.
금은 구리 표면에 코팅된 니켈-금 합금의 두꺼운 층으로 PCB를 오랫동안 보호할 수 있습니다. 또한, 다른 표면처리 공정에는 없는 환경 내성도 가지고 있습니다. 또한 금은 구리의 용해를 방지하여 무연 조립을 용이하게 합니다.
장점 : 산화하기 쉽지 않음, 저장 시간이 길고 표면이 매끄럽고 미세 갭 핀 및 작은 솔더 조인트 부품 용접에 적합합니다. 주요 PCB 기판(예: 휴대폰 기판)이 선호됩니다. 리플 로우 솔더링은 여러 번 반복 될 수 있으며 솔더링성은 크게 감소하지 않습니다. COB(ChipOnBoard) 용접 와이어의 모재로 사용할 수 있습니다.
단점: 고비용, 열악한 용접 강도, 무전해 니켈 공정을 사용하기 때문에 블랙 디스크 문제가 발생하기 쉽습니다. 니켈 층은 시간이 지남에 따라 산화되며 장기적인 신뢰성이 문제입니다.

6. 싱킹 주석 PCB
현재 모든 솔더는 주석을 기반으로 하므로 주석 레이어는 모든 유형의 솔더와 일치할 수 있습니다. TiN 증착 공정은 평평한 구리-주석 금속간 화합물을 형성하여 주석 도금층이 열풍 평준화보다 열풍 평준화와 동일한 납땜성을 갖도록 합니다. 양철판은 너무 오래 보관할 수 없으며 주석을 넣는 순서대로 조립해야 합니다.
장점: 수평 생산에 적합합니다. 가는 와이어 가공에 적합하고 무연 납땜에 적합하며 특히 블랭킹 공정에 적합합니다. SMT에 적합한 매우 좋은 부드러움.
단점: 주석 위스커의 성장을 조절하려면 양호한 보관 조건(바람직하게는 6개월 이하)이 필요합니다. 접점 스위치 설계에는 적합하지 않습니다. 생산 공정에서 저항 용접 필름의 공정 요구 사항은 매우 높으며 그렇지 않으면 저항 용접 필름이 떨어집니다. 다중 용접시 질소 가스를 보호하는 것이 가장 좋습니다. 전기 테스트도 문제입니다.

7. 이머젼 실버 PCB
은도금공정은 유기은도금과 화학니켈/금도금의 중간으로 공정이 간단하고 빠릅니다. 열, 습기 및 오염에 노출되더라도 은은 여전히 우수한 납땜성을 유지할 수 있지만 광택을 잃습니다. 은은 은 도금층 아래에 니켈이 없기 때문에 무전해 니켈/금 도금의 물리적 강도가 좋지 않습니다.
장점: 간단한 공정, 무연 납땜에 적합, 매끄러운 표면, 저렴한 비용, 매우 가는 전선에 적합.
단점: 보관 조건이 높고 오염이 쉽습니다. 용접 강도에 문제가 발생하기 쉽습니다(마이크로 캐비티 문제). 저항 용접 필름 아래의 구리는 일렉트로마이그레이션(electromigration) 및 자바니 바이트(Javanni biting)에 취약합니다. 전기 측정도 문제입니다.

8. 화학 니켈 팔라듐 금 PCB
침전된 금과 비교하여 화학 니켈, 팔라듐 및 금은 니켈과 금 사이에 팔라듐이 추가로 층을 이루고 있습니다. 팔라듐은 변위 반응으로 인한 부식을 방지하고 금 증착에 대한 적절한 준비를 할 수 있습니다. 반면에 금은 팔라듐으로 단단히 덮여있어 좋은 접촉면을 제공합니다.
장점: 무연 납땜에 적합합니다. 표면이 매우 평평하고 SMT에 적합합니다. 구멍은 또한 니켈과 금으로 코팅될 수 있습니다. 장기적으로 보관 조건은 가혹하지 않습니다. 전기 테스트에 적합합니다. 스위치 접점 설계에 적합합니다. 알루미늄 와이어 바인딩에 적합, 두꺼운 판에 적합, 환경 공격에 대한 강한 저항.

9. 하드 골드 PCB 도금
제품의 내마모성을 향상시키기 위해 삽입 및 제거 횟수를 늘리고 경질 금을 전기 도금하십시오.
인쇄회로기판의 표면처리 공정은 크게 달라진 것이 없고, 아직 멀게만 느껴지지만 장기적으로 느린 변화가 큰 변화로 이어질 것이라는 점에 주목해야 한다. 환경 보호가 강화됨에 따라 PCB의 표면 처리 공정은 미래에 분명히 엄청난 변화를 겪게 될 것입니다.