8 acabamentos comuns de superfície de PCB: como escolher o certo?

O acabamento de superfície de PCB é um revestimento ou tratamento aplicado às trilhas e pads de cobre expostos de uma placa de circuito. Ele desempenha um papel fundamental na funcionalidade e na vida útil da PCB. Este guia apresentará uma visão geral dos 8 principais acabamentos de superfície de PCB, incluindo suas vantagens, limitações e aplicações. Além disso, listamos as principais considerações para selecionar o tratamento de superfície de PCB correto para suas placas. Continue lendo.

Por que o acabamento da superfície do PCB é necessário?

Aplicação de acabamentos de superfície de PCB em Fabricação de PCB É crucial proteger os traços de cobre da oxidação e de contaminantes ambientais que degradam o desempenho. Esses acabamentos de superfície de PCB protegem contra umidade, poeira, produtos químicos e temperaturas extremas, evitando a penetração e a corrosão do material. Material PCB. Eles também auxiliam na soldagem e adesão eficazes durante a montagem, melhorando a condutividade térmica e elétrica para melhor eficiência do circuito. O acabamento correto prolonga a vida útil de uma PCB, reduzindo a abrasão, prevenindo o acúmulo de manchas e resistindo ao desenvolvimento de dendritos, que podem causar curtos-circuitos. De modo geral, os acabamentos superficiais são essenciais tanto na fabricação quanto na funcionalidade, preservando a soldabilidade, limitando os danos ambientais e garantindo uma fabricação sem problemas para aplicações específicas.

8 tipos de acabamentos de superfície de PCB

1. HASL

O nivelamento de solda por ar quente (HASL) é um dos acabamentos de superfície de PCB mais comuns devido ao seu baixo custo e à possibilidade de soldagem. O processo HASL envolve a imersão da PCB em solda líquida e, em seguida, o uso de facas de ar quente para nivelar a superfície. Embora barato e acessível, o HASL apresenta algumas limitações. A topografia irregular pode causar problemas com pequenas componentes de montagem em superfície Tamanho de pacote abaixo de 0805 ou BGAs (Ball Grid Arrays) de passo fino. A formação de pontes entre pads também é um risco em placas de interconexão de alta densidade. Além disso, o HASL padrão de estanho-chumbo contém chumbo, portanto, não está em conformidade com as normas RoHS. O HASL sem chumbo é uma opção, mas tem um custo mais elevado.

Para placas com peças predominantemente passantes ou grandes montagens de superfície, o HASL continua sendo uma boa opção econômica. No entanto, para placas com componentes de passo ultrafino, roteamento denso e requisitos sem chumbo, outros acabamentos podem ser preferíveis.

2. HASL sem chumbo

O nivelamento de solda por ar quente sem chumbo (HASL) utiliza ligas de estanho-cobre, estanho-níquel ou estanho-cobre-níquel em vez da solda padrão de estanho-chumbo. Isso o torna uma opção econômica e compatível com a RoHS. No entanto, assim como o HASL tradicional, ele ainda sofre com topografia irregular, o que pode causar problemas com pequenas montagens de superfície.

Para placas com componentes de passo fino e alta densidade, revestimentos de imersão podem ser uma escolha melhor, apesar do custo ligeiramente mais alto. A deposição uniforme proporcionada pelos acabamentos de imersão ajuda a prevenir a formação de pontes e outros defeitos em placas com componentes de chip minúsculos ou matrizes de esferas.

Em geral, o HASL sem chumbo oferece soldabilidade econômica aliada à conformidade regulatória. No entanto, certas aplicações com tamanhos de encapsulamento pequenos ou com características finas podem se beneficiar da uniformidade superficial aprimorada dos acabamentos de imersão.

3. ENIG

Ouro eletrolítico sobre níquel (ENIG) é um tratamento de superfície para PCB que consiste em uma camada de níquel coberta por uma fina camada de ouro. Essa combinação proporciona um acabamento durável e resistente à corrosão, com vida útil prolongada, que pode chegar a anos.

O processo de deposição por imersão cria uma superfície plana e uniforme, adequada para placas com bom arremesso componentes, BGAs e pequenos pacotes de chips. A ENIG também permite a ligação de fios. No entanto, tem um custo mais alto em comparação com outros acabamentos.

Possíveis problemas a serem considerados com o ENIG são a formação de placas pretas sob os encapsulamentos BGA e a corrosão agressiva da máscara de solda, o que pode exigir barreiras de máscara maiores. BGAs totalmente definidos por máscara de solda também devem ser evitados com este acabamento.

4. ENEPIG

O acabamento superficial multicamadas de níquel, paládio e ouro por imersão em níquel químico (ENEPIG) é um revestimento de superfície de PCB multicamadas que foi introduzido pela primeira vez na década de 1990. Consiste em revestimentos sucessivos de níquel, paládio e ouro. Embora inicialmente não tenha sido amplamente adotado devido ao alto custo do paládio, o ENEPIG tem despertado interesse renovado nos últimos anos.

Este acabamento oferece soldabilidade comparável a acabamentos como ENIG e prata de imersão, além de excelente resistência à corrosão e vida útil estendida, superior a 12 meses. A deposição uniforme de metal proporciona um acabamento de superfície plana, ideal para placas com componentes de alta densidade e tamanhos de elementos finos. ENEPIG também pode ser ligado por fio.

Possíveis desvantagens ainda são o custo mais alto do que outros acabamentos comuns e algumas limitações na retrabalhabilidade. A compatibilidade com os processos de fabricação também deve ser considerada. No entanto, para placas que exigem vida útil, capacidade de colagem e soldabilidade, o ENEPIG pode ser considerado, apesar do seu custo adicional.

5. Ouro Duro

O revestimento de ouro duro é um dos acabamentos mais duráveis ​​para PCBs, com espessuras típicas de 30 a 50 micropolegadas de ouro depositado sobre 100 micropolegadas de níquel. Ele oferece excelente resistência ao desgaste para componentes com ciclos de acoplamento frequentes, como conectores. No entanto, o ouro duro também é um dos acabamentos mais caros.

Devido à sua capacidade limitada de soldagem, o ouro duro raramente encontra aplicação em juntas soldadas. Aplicações típicas incluem conectores de borda, contatos de bateria e pontos de teste em placas de protótipo. A dureza e a longevidade o tornam adequado para esses casos de uso, apesar do alto custo.

As vantagens do revestimento em ouro duro são a longa vida útil, a compatibilidade sem chumbo e a resistência à corrosão. As desvantagens incluem o preço elevado e etapas adicionais de processamento, frequentemente necessárias, como o revestimento em barramento.

6. Imersão de Prata

A prata de imersão é um acabamento para PCB sem chumbo que não oxida o cobre como os acabamentos à base de estanho. No entanto, a exposição ao ar frequentemente causa o seu embaçamento. Para preservar a soldabilidade, as PCBs de prata de imersão requerem embalagem protetora e têm uma vida útil curta, de 6 a 12 meses. Uma vez removidas da embalagem, as placas devem ser soldadas em até um dia antes que o acabamento se degrade.

O processo de deposição por imersão cria excelente planicidade superficial para placas com componentes de passo fino ou matrizes de esferas. A prata de imersão também é mais econômica em comparação com acabamentos à base de ouro. No entanto, os riscos de manuseio e exposição exigem que os montadores trabalhem rapidamente após a desembalagem das placas. Máscaras removíveis devem ser evitadas para evitar danos ao acabamento.

7. Lata de imersão

A estanho de imersão, um acabamento superficial sem chumbo para PCBs, é implementado usando uma técnica de deposição química. Ela fornece uma fina camada uniforme de estanho sobre os traços de cobre. A topografia plana da estanho de imersão a torna adequada para placas com componentes de passo fino, matrizes de esferas e outras pequenas montagens de superfície. Como um revestimento de imersão econômico, o estanho tem desvantagens. Ele pode oxidar com o tempo, reduzindo a soldabilidade. Para garantir juntas de solda de qualidade, a montagem deve ocorrer em até 30 dias após a galvanização. A produção em alto volume pode atenuar esse problema, mas volumes menores podem exigir um acabamento mais estável em prateleira, como a prata de imersão.

É necessário um manuseio cuidadoso, pois o estanho de imersão é sensível a riscos de contaminação e crescimento de "bigodes". Ele também grava a máscara de solda e limita o uso de máscaras removíveis. No entanto, para placas com ou sem chumbo, com custo mais acessível e montagem rápida, o estanho de imersão pode proporcionar soldabilidade confiável.

8. OSP

Os conservantes orgânicos de soldabilidade (OSPs) protegem as superfícies de cobre em placas de circuito impresso depositando uma fina camada orgânica. Essa camada de OSP é aplicada por meio de um processo automatizado, como imersão ou pulverização. Ela previne a oxidação do cobre antes da soldagem.

Os filmes OSP são muito finos, na faixa de 0.05 a 0.2 mícron, portanto, sua espessura não pode ser medida diretamente. Eles oferecem proteção temporária com uma vida útil típica de 3 a 6 meses. Comparados aos acabamentos metálicos, os OSPs têm impacto ambiental mínimo. No entanto, exigem manuseio cuidadoso para evitar danos ao revestimento.

As vantagens dos OSPs incluem baixo custo, adição simples ao processo, retrabalhabilidade e compatibilidade sem chumbo. As desvantagens são a curta vida útil, a incapacidade de proteger furos passantes revestidos e potenciais problemas com a inspeção óptica automatizada.

Tabela comparativa de acabamentos de superfície de PCB

Depois de entender os detalhes de cada acabamento de superfície, a tabela a seguir fornece uma comparação lado a lado de seus principais atributos:

Como escolher o acabamento de superfície correto para sua PCB?

Abaixo listamos diversas considerações importantes ao selecionar o acabamento da superfície da placa de circuito impresso para seu projeto de PCB:

Soldabilidade – A capacidade do acabamento de ser molhado pela solda durante a montagem é importante para garantir uma boa confiabilidade da junta de solda.

Vida útil – refere-se a quanto tempo o acabamento consegue manter a soldabilidade antes que ocorra oxidação, o que é crucial para preservar PCBs por longos períodos.

Desempenho do Ciclo Térmico - O acabamento da superfície deve ser capaz de suportar ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento durante a operação sem rachar ou se degradar. Isso é importante para produtos que sofrerão flutuações de temperatura e tensões térmicas no ambiente pretendido.

Resistência ao desgaste – O acabamento de superfície ideal resistirá ao desgaste ou degradação durante o manuseio, montagem, acoplamento de conectores ou outros processos mecânicos.

Custo – Os custos de material e processamento podem variar substancialmente para diferentes acabamentos de superfície, portanto o orçamento precisa ser equilibrado com os requisitos de desempenho.

Compatibilidade sem chumbo – Se forem usadas ligas de solda sem chumbo, o acabamento da superfície deve ser compatível e molhável por soldas sem chumbo.

Regulamentações ambientais – O acabamento da superfície deve estar em conformidade com quaisquer restrições legislativas sobre o uso de substâncias perigosas, como a diretiva RoHS na Europa.

Palavras finais

Selecionar o melhor acabamento de superfície de PCB para o seu produto envolve a avaliação de vários fatores. Se você ainda está pensando no acabamento de superfície de PCB ideal para o seu próximo projeto, chegar até nós. Ajudaremos você a fazer a escolha certa. Com quase duas décadas de experiência na fabricação de PCBs para marcas líderes em tecnologia em diversos setores em todo o mundo, nossa empresa desenvolveu proficiência substancial na fabricação e montagem de PCBs, utilizando uma ampla gama de técnicas de acabamento de superfície.