Ταξινόμηση Επιφανειακής Επεξεργασίας PCB: Τύποι, Χαρακτηριστικά και Εφαρμογές

Τα επιφανειακά φινίρισμα PCB είναι οι άγνωστοι ήρωες της ηλεκτρονικής κατασκευής, γεφυρώνοντας το χάσμα μεταξύ γυμνών ίχνη χαλκού και συγκόλλησης.Αυτά τα προστατευτικά στρώματα εξασφαλίζουν αξιόπιστες ηλεκτρικές συνδέσεις.Με επιλογές που κυμαίνονται από οικονομικά αποδοτικό HASL σε υψηλής αξιοπιστίας ENIG, η τεχνολογία αυτή είναι εξαιρετικά αποτελεσματική.Επιλέγοντας το σωστό φινίρισμα εξαρτάται από τις ανάγκες της εφαρμογής.Αυτός ο οδηγός ταξινομεί τα πιο κοινά επιφανειακά φινίρισμα PCB, συγκρίνει τα χαρακτηριστικά τους, αναλύει τα χαρακτηριστικά του και αναλύει τα χαρακτηριστικά του.και σας βοηθά να επιλέξετε την καλύτερη επιλογή για το έργο σας.

Βασικά συμπεράσματα.
1Τα PCB surface finishes προστατεύουν τα ίχνη χαλκού από την οξείδωση, διασφαλίζοντας τη συγκόλληση κατά τη διάρκεια της συναρμολόγησης και τη μακροχρόνια αξιοπιστία.
2Το ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) προσφέρει τον καλύτερο συνδυασμό solderability, shelf life, and high-frequency performance, ιδανικό για ιατρικές και αεροδιαστημικές εφαρμογές.
3Το HASL (Hot Air Solder Leveling) παραμένει οικονομικά αποδοτικό για υψηλού όγκου καταναλωτικά ηλεκτρονικά, αλλά αγωνίζεται με εξαρτήματα λεπτής ακρίβειας.
4Το βυθισμένο κασσίτερο και το ασήμι υπερέχουν σε υψηλής πυκνότητας, χωρίς μόλυβδο, ενώ το OSP (Organic Solderability Preservative) είναι προτιμώμενο για χαμηλού κόστους, μικροχρόνια έργα.
5Η επιλογή εξαρτάται από παράγοντες όπως το μέγεθος του γωνία (≤0.4mm needs ENIG/tin), η διάρκεια ζωής (ENIG lasts >1 year), και το περιβαλλοντικό στρες (αυτοκίνητο needs high-temperature resistance).

Τι είναι τα επιφανειακά φινίρισμα PCB;
Τα επιφανειακά φινίρισμα PCB είναι λεπτές επικάλυψεις που εφαρμόζονται σε εκτεθειμένα ίχνη χαλκού και πλακίδια μετά την εικόνα.
Αποτρέψτε την οξείδωση: Ο γυμνός χαλκός αντιδρά με τον αέρα, σχηματίζοντας ένα μη-συστατέο στρώμα οξειδίου μέσα σε ώρες.
Ενισχύει τη συγκολλητικότητα: Παρέχει μια σταθερή επιφάνεια για το έλαιο να βρέξει και να σχηματίσει ισχυρά άρθρωματα κατά τη διάρκεια του reflow ή του κύματος.
Προστατεύει κατά τη διάρκεια του χειρισμού: Αντιστέκεται σε γρατζουνιές, υγρασία και χημικά κατά τη διάρκεια της συναρμολόγησης και αποθήκευσης.
Χωρίς ένα φινίρισμα, τα PCB γίνονται ανασυστατέα μέσα σε ημέρες, και ακόμη και η μικρότερη οξείδωση μπορεί να προκαλέσει αποτυχίες συγκόλλησης σε χρήση στο πεδίο.

Classification of PCB Surface Finishes (Κατηγοριοποίηση των επιφανειακών τελείων PCB)
Παρακάτω είναι οι πιο κοινές μορφές, μαζί με τα χαρακτηριστικά, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα τους.

1HASL (Hot Air Solder Leveling) - Επικοινωνία με θερμό αέρα.
Το HASL είναι ένα από τα παλαιότερα και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα φινίρισμα, ειδικά σε υψηλού όγκου παραγωγή.
Βάζοντας το PCB σε λιωμένο σίδηρο (απαλλαγμένο από μόλυβδο).
Φουσκώντας ζεστό αέρα σε όλη την επιφάνεια για να αφαιρέσετε την περίσσεια έλξης, αφήνοντας ένα επίπεδο (αλλά ελαφρώς άνιμο) επικάλυμμα.
Χαρακτηριστικά:
Σύνθεση: 99.3% τσιμέντο, 0.7% χαλκό (απαλλαγμένο από μόλυβδο) ή 63% τσιμέντο/37% μόλυβδο (παραδοσιακό, τώρα σπάνιο).
Αξιοποίηση: Εξαιρετική για μέσα από τρύπα και μεγάλα SMT εξαρτήματα.
Χρόνος ζωής: 6-9 μήνες (οξείδωση αργά υποβαθμίζει το solderability).
Κόστος: Lowest among finishes (1x baseline).
Πλεονεκτήματα:
Οικονομικό για υψηλού όγκου παραγωγή (100.000+ μονάδες).
Αντέχει πολλαπλούς κύκλους reflow.
Μειονεκτήματα:
Uneven surface (±10μm) risks solder bridging in fine-pitch components (<0.8mm pitch). Η ατμόσφαιρα του σιδηροδρομικού συστήματος είναι πολύ χαμηλή.
Οι εκδόσεις χωρίς μόλυβδο έχουν υψηλότερα σημεία τήξης, απαιτώντας θερμότερα προφίλ reflow.
Καλύτερα για: Καταναλωτικά ηλεκτρονικά (TV, δρομολογητές), low-cost PCBs with large components.

2ΕΝΙΓ (Electroless Nickel Immersion Gold).
Το ENIG είναι ένα two-layer finish: a nickel barrier (36μm) topped with a thin gold layer (0.05·0.2μm). Η διαδικασία χρησιμοποιεί χημική εναπόθεση (χωρίς ηλεκτρισμό), εξασφαλίζοντας ομοιόμορφη κάλυψη ακόμη και σε μικρά pads.
Χαρακτηριστικά:
Σύνθεση: Νικέλιο-φωσφόρος (68% φωσφόρος) + καθαρό χρυσό.
Αξιολυτότητα: Εξαιρετική. Το νικέλιο σχηματίζει ισχυρούς δεσμούς με το έλαιο, ενώ ο χρυσός εμποδίζει την οξείδωση.
Βραχυβασία: >1 έτος (το χρυσάφι αντιστέκεται στην οξείδωση επ'αόριστον).
Κόστος: 1.5x2x υψηλότερο από το HASL.
Πλεονεκτήματα:
Flat surface (±2μm) ideal for fine-pitch components (≤0.4mm BGA, QFN).
Υψηλής συχνότητας απόδοση (χαμήλωμα σήματος έως 40GHz) λόγω της αγωγιμότητας του χρυσού.
Αντιστέκεται στη διάβρωση και σε θερμοκρασίες ακραίες (-40°C έως 125°C).
Μειονεκτήματα:
Κινδυνεύει από “black pad” (νικέλιο διάβρωση κάτω από το χρυσό) αν οι παράμετροι επικάλυψης είναι εκτός.
Το χρυσάφι είναι ακριβό, τα παχιά στρώματα (>0.2μm) προκαλούν θραύση του έλξης.
Καλύτερα για: Ιατρικές συσκευές, αεροδιαστημικό, εξοπλισμό 5G, και PCBs με λεπτά μέρη.

3Πλημμύρισμα Tin.
Η βύθιση τσιμέντου εναποθέτει ένα καθαρό στρώμα τσιμέντου (0.8 ∼2.5 μm) μέσω χημικής αντίδρασης, σχηματίζοντας μια solderable επιφάνεια χωρίς ηλεκτρισμό.
Χαρακτηριστικά:
Σύνθεση: 99.9% τσιμέντο.
Solderability: Very good; forms strong, ductile solder joints: Πολύ καλό, σχηματίζει ισχυρά, εύκαμπτα σύνδεση.
Χρόνος ζωής: 12+ μήνες με σωστή αποθήκευση (ξηρά, σφραγισμένα σάκκα).
Κόστος: 1.2x1.5x HASL.
Πλεονεκτήματα:
Flat surface (±3μm) suitable for fine-pitch (0.5mm pitch) and high-density designs. Η επιφάνεια είναι επίπεδη (±3μm) και κατάλληλη για σχέδια υψηλής πυκνότητας.
Χωρίς μόλυβδο και συμβατό με το RoHS.
Είναι συμβατό με ταυτόχρονα με την παραδοσιακή και την απαλλαγμένη από μόλυβδο συγκόλληση.
Μειονεκτήματα:
Είναι ευαίσθητος σε ινώδη ινώδη νήματα σε υγρό περιβάλλον, διακινδυνεύοντας βραχυκύκλους.
Απαιτεί προσεκτικό χειρισμό.
Καλύτερα για: Automotive electronics (LED headlights), industrial sensors, and PCBs with medium fine-pitch components (Αυτοκίνητα ηλεκτρονικά (LED φώτα), βιομηχανικοί αισθητήρες, και PCBs με μεσαία λεπτή ακτίνα συστατικών).

4Οργανικό Συντηρητικό Σωλωσιμότητας.
Το OSP είναι ένα λεπτό οργανικό επικάλυμμα (0.1 ∼ 0.5 μm) που εφαρμόζεται μέσω βύθισης, σχηματίζοντας ένα προστατευτικό στρώμα που διαλύεται κατά τη διάρκεια του συγκόλλησης, εκθέτοντας φρέσκο χαλκό.
Χαρακτηριστικά:
Σύνθεση: Αζολ-based organics (αποσχηματισμοί βενζοτριαζόλης).
Solderability: Good for 1-2 reflow cycles; διαλύεται καθαρά κατά τη διάρκεια του συγκόλλησης.
Shelf life: 3 ̇6 months (degrades in humidity >60%).
Κόστος: 0.8x HASL (φθηνότερο για χαμηλό όγκο).
Πλεονεκτήματα:
Ultra-flat surface (±1μm) perfect for fine-pitch components (<0.4mm) Η επιφάνεια είναι πολύ επίπεδη.
Χωρίς μεταλλικό στρώμα, διατηρώντας την ακεραιότητα σήματος υψηλής συχνότητας (ιδανικό για 5G).
Μειονεκτήματα:
Single-use; OSP dissolves during soldering, αφήνοντας χαλκό εκτεθειμένο σε οξείδωση μετά.
Κακή αντοχή, γρατζουνιές ή υγρασία καταστρέφουν τη συγκόλληση.
Καλύτερα για: πρωτότυπα χαμηλού όγκου, PCB υψηλής συχνότητας (5G, ραντάρ) και συσκευές μικρής διάρκειας.

5Βυθισμένο Ασημένιο.
Το ασημένιο κατάδυσης είναι ένα λεπτό στρώμα ασημένιου (0,1 ∼0,5 μm) που αποθηκεύεται χημικά, προσφέροντας μια ισορροπία απόδοσης και κόστους.
Χαρακτηριστικά:
Σύνθεση: καθαρό ασήμι.
Αριστοτεχνικό; σχηματίζει ισχυρά αρθρώματα με ελάχιστη ροή.
Χρόνος ζωής: 6-9 μήνες (καθαρίζει σε υψηλή υγρασία).
Κόστος: 1.3x1.6x HASL.
Πλεονεκτήματα:
Η επίπεδη επιφάνεια (±3μm) λειτουργεί για λεπτά σήματα (0.5mm) και υψηλής ταχύτητας.
Γρηγορότερη επεξεργασία από το ENIG, μειώνοντας τους χρόνους εκτέλεσης.
Μειονεκτήματα:
Το tarnishing (μαύρισμα) σε υγρά περιβάλλοντα (> 60% RH) μειώνει την solderability.
Η μετανάστευση αργύρου κινδυνεύει από μικρά κυκλώματα σε PCB υψηλής τάσης.
Καλύτερα για: τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό, στρατιωτικά PCB, και έργα που χρειάζονται ταχύτερο στροφή από το ENIG.

Συγκριτικός πίνακας: PCB Surface Finishes

Πώς να επιλέξετε το σωστό φινίρισμα επιφάνειας;
Η επιλογή εξαρτάται από τις συγκεκριμένες ανάγκες του έργου σας.

1Το μέγεθος του συστατικού.
Fine-pitch (<0.4mm): ENIG or OSP (flat surfaces prevent bridging).
Μεσαίο βάθος: Immersion tin, silver, or ENIG.
Μεγάλο βήμα (>0.8mm): HASL (πολύ οικονομικό).

2Απαιτήσεις ζωής.
>6 μήνες: ENIG ή βύθιση τσιμέντου (αντίσταση οξείδωσης μεγαλύτερη).
3-6 μήνες: Ασημένιο ή HASL.
Σύντομη (προτύπα): OSP (κατώτατο κόστος).

3Εφαρμοστικό περιβάλλον.
Υψηλή υγρασία: ENIG (gold resists tarnishing) or immersion tin (better than silver).
Υψηλή θερμοκρασία: ENIG (νικέλιο αντέχει 300 ° C +) ή βύθιση τενεκέ.
Υψηλή συχνότητα (5G/radar): OSP (no metal layer) ή ENIG (low signal loss).

4Το όγκο παραγωγής και το κόστος.
Υψηλό όγκο (100k+): HASL (κατώτατο κόστος ανά μονάδα).
Μεσαίο όγκο: Immersion tin or silver.
Λιγός όγκος/υψηλή αξιοπιστία: ENIG (δικαιολογεί υψηλότερο κόστος).

5Βιομηχανικά Πρότυπα.
Automotive (IATF 16949): ENIG or immersion tin (withstand vibration/heat) (Αυτοκινητοβιομηχανία)
Ιατρική (ISO 13485): ENIG (βιοσυμβατό, μακρύ διάστημα ζωής).
Αεροδιαστημικό (AS9100): ENIG (αντιστέκεται σε ακραίες συνθήκες).

Συνηθισμένοι μύθοι σχετικά με τα επιφανειακά φινίρισμα PCB.
Μύθος: το ENIG είναι πάντα καλύτερο.
Πραγματικότητα: Το ENIG είναι υπερβολικό για PCB χαμηλού κόστους, μεγάλου εύρους. Το HASL λειτουργεί καλά και κοστίζει λιγότερο.

Μύθος: Ο ΟΣΠ είναι αναξιόπιστος.
Πραγματικότητα: Το OSP λειτουργεί καλά για συσκευές μικρής διάρκειας (π.χ., εποχιακά ηλεκτρονικά) και υψηλής συχνότητας.

Μύθος: η βύθιση τσιμέντου προκαλεί μουστάκια σε όλες τις περιπτώσεις.
Πραγματικότητα: Η σωστή επικάλυψη (additives to suppress whiskers) και η αποθήκευση (dry conditions) ελαχιστοποιούν αυτόν τον κίνδυνο.

Γενικές ερωτήσεις
Ε: Ποιο φινίρισμα είναι καλύτερο για PCB υψηλής συχνότητας (28GHz+);
Α: OSP (no metal layer) ή ENIG (gold ̇s low loss) είναι καλύτερα. Αποφύγετε το HASL (uneven surface causes signal reflection).

Ε: Μπορώ να χρησιμοποιήσω το ENIG για την απαλλαγή από μόλυβδο;
Α: Ναι. Το ENIG εργάζεται με μολύβι χωρίς μόλυβδο (Sn-Ag-Cu) και πληροί τις απαιτήσεις RoHS.

Ε: Πώς επεκτείνω τη διάρκεια ζωής του OSP;
A: Αποθηκεύστε PCBs σε σφραγισμένες σακούλες με αποξηρατικά, keep humidity <50%, and use within 3 months of production.

Ε: Τι προκαλεί το μαύρο κουμπί στο ENIG;
A: Over-etching nickel or improper gold plating parameters. Επιλέξτε κατασκευαστές πιστοποιημένους στο IPC-4552 για να αποφύγετε αυτό.

ΕΡ: Είναι το HASL ακόμα σχετικό με τους κανονισμούς για την απαλλαγή από μόλυβδο;
Α: Ναι. Το HASL χωρίς μόλυβδο (Sn-Cu) πληροί το RoHS και παραμένει οικονομικά αποδοτικό για μεγάλα εξαρτήματα.

Συμπέρασμα
Τα επιφανειακά φινίρισμα PCB είναι κρίσιμα για την αξιοπιστία, την επιτυχία της συναρμολόγησης και την απόδοση.OSP για υψηλή συχνότητα ̇ μπορείτε να επιλέξετε το βέλτιστο φινίρισμα για το έργο σαςΕίτε κατασκευάζετε ένα smartphone ή έναν δορυφόρο, το σωστό φινίρισμα επιφάνειας εξασφαλίζει ότι το PCB σας επιβιώνει την συναρμολόγηση, την αποθήκευση και τα χρόνια της χρήσης στο πεδίο.