PCB-
Oberflächenbeschaffenheit
Die PCB-Oberflächenbeschaffenheit ist bei der Herstellung von Leiterplatten erforderlich und dient als Schutzschicht für das freiliegende Kupfer auf einer Leiterplatte sowie als Lötfläche, auf die Bauteile gelötet werden. Sie wirkt sich direkt auf die Lötbarkeit, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit Ihrer Leiterplatten aus. Bei MOKOPCB bieten wir verschiedene RoHS-konforme PCB-Oberflächenbeschaffenheit-Optionen wie HASL, ENIG, OSP, Immersionssilber usw. für verschiedene Anwendungen an.
PCB-Oberflächenbeschaffenheit: Was sie ist und warum sie wichtig ist
Die PCB-Oberflächenbeschaffenheit ist eine dünne Beschichtung, die auf die freiliegenden Kupferbereiche der Leiterplatte aufgetragen wird. Blankes Kupfer ist extrem anfällig für Oxidation, und die Oberflächenbeschichtung schützt das Kupfer vor Umwelteinflüssen und ermöglicht außerdem, dass die Komponenten im Montageprozess zuverlässig auf die Platine gelötet werden können.
Sie bildet die kritische Schnittstelle zwischen der Leiterplatte und den montierten Komponenten und beeinflusst die Leistung und Langlebigkeit des Endprodukts. Eine gute PCB-Oberflächenbeschaffenheit sorgt für eine hohe Lötbarkeit, stärkt die intermetallische Bindung und erhöht die Haltbarkeit der Leiterplatten.
7 beliebte Arten der Leiterplattenoberflächenbeschichtung
- HASL/bleifreies HASL
In der Leiterplattenherstellung ist Hot Air Solder Leveling (HASL) eine weit verbreitete PCB-Oberflächenbeschaffenheit. Bei diesem Verfahren wird die Leiterplatte mit geschmolzenem Lot bedeckt, und das überschüssige Lot wird mit selektiven Heißluftmessern entfernt, wodurch eine Schicht aus Lotbeschichtung entsteht, die das freiliegende Kupfer schützt. Es gibt zwei Arten von HASL, nämlich traditionelles HASL und bleifreies HASL. Ersteres besteht aus einer Zinn-Blei-Legierung, letzteres aus RoHS-konformen Lötlegierungen.
Vorteile:
- Kostengünstig
- Für die meisten Komponenten geeignet
- Guter Schutz vor Kupferoxidation
- Kompatibel mit Standard-Montageprozessen
Nachteile:
- Unebene Oberfläche
- Traditionelles HASL ist nicht RoHS-konform
- Risiko von Lötbrücken
- Nicht ideal für Leiterplatten mit hoher Dichte
- Immersionssilber
Immersionssilber ist eine bleifreie Oberflächenbeschichtung, bei der durch eine stromlose chemische Reaktion eine dünne Silberschicht auf die Kupferbahnen einer Leiterplatte aufgebracht wird. Dies schützt das Kupfer vor Oxidation und sorgt für eine gute Lötbarkeit.
Vorteile:
- Hervorragende Ebenheit, ideal für SMT- und BGA-Komponenten
- Überragende elektrische Leistung
- RoHS-konform
Nachteile:
- Anfällig für Anlaufen und Kriechkorrosion
- Kürzere Haltbarkeit im Vergleich zu ENIG
- Erfordert sorgfältige Lagerung und Umgebungskontrolle
- Immersionszinn
Immersion Tin (ISn) ist eine metallische Beschichtung, die mittels eines stromlosen Verdrängungsprozesses direkt auf das Kupfersubstrat von Leiterplatten aufgebracht wird. Diese Beschichtung dient als Schutzschicht, um die Oxidation des Kupfers während der Lagerung zu verhindern.
Vorteile:
- Glatte und ebene Oberfläche
- Gut geeignet für Press-Fit
- Günstiger als ENIG oder ENEPIG
Nachteile:
- Anfällig für die Bildung von Zinnwhiskern
- Begrenzte Haltbarkeit
- Schwierige Messung der Beschichtungsdicke
- Chemisch Nickel Immersion Gold (ENIG)
Die ENIG-Leiterplattenbeschichtung ist eine häufig verwendete Oberflächenbehandlung, bei der durch chemische Abscheidung eine Nickelschicht auf die Kupferpads aufgebracht und anschließend mit einer dünnen Schicht Immersionsgold überzogen wird.
Vorteile:
- Ideal für Fine-Pitch- und BGA-Komponenten
- Hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit
- Lange Haltbarkeit
Nachteile:
- Nicht nachbearbeitbar
- Höhere Kosten als einfache Oberflächenbehandlungen wie HASL oder OSP
- Risiko von schwarzen Pads, wenn der Prozess nicht gut kontrolliert wird
- ENEPIG
ENEPIG, auch bekannt als chemisch Nickel-chemisch Palladium-Immersionsgold, ist eine Variante von ENIG. In diesem Fall wird Palladium als Schutzschicht aufgetragen, um die Oxidation von Nickel und dessen Diffusion in die Kupferoberfläche zu verhindern. Obwohl ENIG und ENEPIG im Vergleich zu anderen Oberflächenbehandlungen teurer sind, bieten sie eine hervorragende Lötbarkeit.
Vorteile:
- Geeignet für Drahtbonden und Löten
- Hohe Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit
- Lange Haltbarkeit und hohe Zuverlässigkeit
Nachteile:
- Teurer als ENIG und andere Oberflächenbehandlungen
- Erfordert strenge Prozesskontrolle
- Wird meist in hochwertigen oder missionskritischen Leiterplatten verwendet
- Hartgold
Hartgold, auch bekannt als elektrolytisches Gold, ist eine Goldschicht, die über eine Nickelbeschichtung aufgetragen wird. Im Gegensatz zu reinem Gold ist Hartgold eine Goldlegierung, die Nickel, Kobalt oder Eisen enthält und sich am besten für Teile eignet, bei denen Verschleißerscheinungen eher auftreten. Die erforderliche Dicke dieser Beschichtung variiert je nach Anwendungsbereich.
Vorteile:
- Extrem langlebig und verschleißfest
- Bleifrei, RoHS-konform
- Lange Haltbarkeit
Nachteile:
- Kostspielig aufgrund der höheren Goldschichtdicke
- Erfordert mehr Verarbeitungsschritte
- Wird nur in wenigen ausgewählten Bereichen verwendet
- OSP
OSP (Organic Solderability Preservative) ist eine dünne Schicht, die normalerweise in einem Förderbandverfahren aufgetragen wird. Dabei wird eine organische Verbindung auf Wasserbasis aufgetragen, die sich selektiv mit Kupfer verbindet und eine organometallische Beschichtung bildet, die das Kupfer vor dem Löten schützt.
Vorteile:
- Kostengünstig und umweltfreundlich
- Flache Oberfläche für SMT mit feinem Raster
- Einfach nachzubearbeiten
Nachteile:
- Kurze Haltbarkeit und schlechte Beständigkeit in rauen Umgebungen
- Nicht für PTH geeignet
- Begrenzter Korrosionsschutz
Vergleich der Oberflächenbeschaffenheit von Leiterplatten
| Oberflächenfinish | Lötbarkeit | Kosten | Lagerfähigkeit | Ebenheit | RoHS-konform | Haltbarkeit | Korrosionsbeständigkeit |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HASL (Traditionell) | Gut | Niedrig | Lang | Schlecht (uneben) | Nein | Gut | Gut |
| Bleifreies HASL | Gut | Niedrig | Lang | Schlecht (uneben) | Ja | Gut | Gut |
| Immersionssilber | Ausgezeichnet | Mittel | Kurz | Ausgezeichnet (flach) | Ja | Schlecht | Schlecht |
| Immersionszinn | Gut | Mittel | Kurz | Ausgezeichnet (flach) | Ja | Befriedigend | Befriedigend |
| ENIG | Ausgezeichnet | Hoch | Lang | Ausgezeichnet (flach) | Ja | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet |
| ENEPIG | Ausgezeichnet | Sehr hoch | Lang | Ausgezeichnet (flach) | Ja | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet |
| Hartgold | Gut | Sehr hoch | Lang | Gut | Ja | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet |
| OSP | Gut | Sehr niedrig | Sehr kurz | Ausgezeichnet (flach) | Ja | Schlecht | Schlecht |
Wie wählen Sie die richtige Oberflächenbeschichtung für Ihr PCB-Projekt?
Die Auswahl der PCB-Oberflächenbeschaffenheit wird aufgrund der zunehmenden Komplexität der Montageprozesse und der Notwendigkeit, gesetzliche Anforderungen wie RoHS und WEEE zu erfüllen, immer wichtiger. Bei der Auswahl einer PCB-Oberflächenbeschaffenheit müssen folgende Hauptfaktoren berücksichtigt werden:
- Betriebsumgebung
Externe Faktoren wie Feuchtigkeit, hohe Temperaturen oder korrosive Materialien beeinflussen Ihre Entscheidung. Beispielsweise können Silberoberflächen unter sehr feuchten Bedingungen korrodieren.
- Mechanische Beanspruchung und Stöße
Für Anwendungen, die häufigen Stürzen ausgesetzt sein können, wie z. B. Smartphones, sind Oberflächenbeschichtungen mit einer Zinn-Kupfer-Verbindung gegenüber einer Zinn-Nickel-Verbindung vorzuziehen, da erstere das Risiko eines Bauteilbruchs minimieren können. ENIG bleibt jedoch eine der beliebtesten Beschichtungen, solange sie in einer stabilen Umgebung wie z. B. medizinischen Geräten eingesetzt werden.
- Zuverlässigkeitsanforderungen
In Fällen, in denen die Folgen eines Produktversagens erheblich sind (z. B. Luft- und Raumfahrt, Medizin), werden in der Regel haltbarere Oberflächen wie ENIG oder ENEPIG verwendet, obwohl diese mit höheren Kosten verbunden sind.
- Korrosionsbeständigkeit
Verwenden Sie für raue Umgebungen korrosionsbeständige Oberflächen wie ENIG und ENEPIG, die einen hervorragenden Schutz bieten, während OSP in diesem Fall keine gute Wahl ist.
- Bauteiltyp und Rastermaß
Feinraster- oder BGA-Bauteile erfordern in der Regel sehr ebene Oberflächen, und ENIG oder Immersionssilber sind ideal für diese Anwendungen.
- Pad-Ebenheit für SMT/BGA
Die Ebenheit garantiert gleichmäßige Lötstellen, insbesondere bei BGAs. ENIG und ENEPIG bieten eine hervorragende Koplanarität, die Lötfehler reduziert.
- Kostenaspekte
OSP und HASL sind bei Massenprodukten oder Konsumgütern kostengünstig, während ENIG eher für Geräte mit hoher Zuverlässigkeit geeignet ist.
Wenden Sie sich an MOKOPCB für kompetente Lösungen zur Oberflächenveredelung
Die Wahl der richtigen Oberflächenveredelung hat einen entscheidenden Einfluss auf die Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten von Leiterplatten. MOKOPCB bietet mehrere Lösungen zur Oberflächenveredelung, die auf die individuellen Anforderungen Ihres Projekts zugeschnitten sind. Dank unserer langjährigen Erfahrung in der Herstellung und Montage von Leiterplatten können wir Sie durch den gesamten Prozess begleiten – von der Auswahl der Oberflächenveredelung bis zur endgültigen Produktion.
Haben Sie Fragen oder sind Sie sich nicht sicher, welche Oberfläche für Ihre Anwendung am besten geeignet ist? Kontaktieren Sie unser Team, um eine kostenlose fachkundige Beratung zu Ihren Leiterplattenanforderungen zu erhalten.
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