W świecie płytek drukowanych (PCB) wybór wykończenia powierzchni ma kluczowe znaczenie dla ogólnej wydajności i trwałości urządzeń elektronicznych. Obróbka powierzchni zapewnia powłokę ochronną, która zapobiega utlenianiu, poprawia lutowność i zwiększa niezawodność elektryczną płytki PCB. Jednym z popularnych typów płytek PCB jest gruba miedziana płytka PCB, znana ze swojej zdolności do wytrzymywania dużych obciążeń prądowych i zapewniania lepszego zarządzania temperaturą. Jednakże,często pojawiającym się pytaniem jest: czy grube miedziane płytki PCB mogą być produkowane z różnymi wykończeniami powierzchni? W tym artykule omówimy różne opcje wykończenia powierzchni dostępne dla grubych miedzianych płytek PCB oraz kwestie związane z wyborem odpowiedniego wykończenia.
1. Dowiedz się o PCB z ciężkiej miedzi
Przed zagłębieniem się w opcje wykończenia powierzchni należy zrozumieć, czym jest gruba miedziana płytka PCB i jej specyficzne cechy. Ogólnie rzecz biorąc, płytki PCB o grubości miedzi większej niż 3 uncje (105 µm) są uważane za grube płytki miedziane. Płyty te są zaprojektowane do przenoszenia wysokich prądów i wydajnego rozpraszania ciepła, co czyni je odpowiednimi do zastosowań w energoelektronice, motoryzacji, lotnictwie i innych urządzeniach o dużych wymaganiach energetycznych. Grube miedziane płytki PCB zapewniają doskonałą przewodność cieplną, wyższą wytrzymałość mechaniczną i niższy spadek napięcia niż standardowe płytki PCB.
2. Znaczenie obróbki powierzchni w produkcji ciężkich płytek miedzianych:
Przygotowanie powierzchni odgrywa kluczową rolę w ochronie ścieżek i pól miedzianych przed utlenianiem oraz zapewnia niezawodne połączenia lutowane. Działają jako bariera pomiędzy odsłoniętą miedzią a elementami zewnętrznymi, zapobiegając korozji i utrzymując zdolność lutowania. Dodatkowo wykończenie powierzchni pomaga zapewnić płaską powierzchnię do umieszczania komponentów i procesów łączenia drutów. Wybór odpowiedniego wykończenia powierzchni grubych miedzianych płytek PCB ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji ich wydajności i niezawodności.
3. Opcje obróbki powierzchni PCB z ciężkiej miedzi:
Poziomowanie lutu na gorące powietrze (HASL):
HASL to jedna z najbardziej tradycyjnych i opłacalnych metod obróbki powierzchni PCB. W tym procesie płytkę PCB zanurza się w kąpieli roztopionego lutowia, a nadmiar lutowia usuwa się za pomocą noża z gorącym powietrzem. Pozostały lut tworzy grubą warstwę na powierzchni miedzi, chroniąc ją przed korozją. Chociaż HASL jest powszechnie stosowaną metodą obróbki powierzchni, nie jest to najlepszy wybór w przypadku grubych miedzianych płytek PCB ze względu na różne czynniki. Wysokie temperatury robocze występujące w tym procesie mogą powodować naprężenia termiczne grubych warstw miedzi, powodując wypaczenie lub rozwarstwienie.
Bezprądowe złocenie zanurzeniowe w niklu (ENIG):
ENIG jest popularnym wyborem do obróbki powierzchni i jest znany ze swojej doskonałej spawalności i odporności na korozję. Polega na osadzeniu cienkiej warstwy niklu bezprądowego, a następnie nałożeniu warstwy złota immersyjnego na powierzchnię miedzi. ENIG ma płaskie, gładkie wykończenie powierzchni, dzięki czemu nadaje się do elementów o drobnej podziałce i łączenia złotym drutem. Chociaż ENIG może być stosowany na grubych miedzianych płytkach drukowanych, niezwykle ważne jest uwzględnienie grubości warstwy złota, aby zapewnić odpowiednią ochronę przed wysokimi prądami i skutkami termicznymi.
Bezprądowe niklowanie Bezprądowe złoto zanurzeniowe w palladzie (ENEPIG):
ENEPIG to zaawansowana obróbka powierzchni, która zapewnia doskonałą lutowność, odporność na korozję i zdolność łączenia przewodów. Polega na osadzeniu warstwy niklu bezprądowego, następnie warstwy palladu bezprądowego i na koniec warstwy złota immersyjnego. ENEPIG oferuje doskonałą trwałość i może być nakładany na grube miedziane PCB. Zapewnia wytrzymałe wykończenie powierzchni, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających dużej mocy i komponentów o drobnej podziałce.
Cyna zanurzeniowa (ISn):
Cyna zanurzeniowa to alternatywna metoda obróbki powierzchni grubych miedzianych płytek PCB. Zanurza płytkę drukowaną w roztworze na bazie cyny, tworząc cienką warstwę cyny na powierzchni miedzi. Cyna zanurzeniowa zapewnia doskonałą lutowność, płaską powierzchnię i jest przyjazna dla środowiska. Jednakże przy stosowaniu cyny zanurzeniowej na grubych miedzianych płytkach PCB należy dokładnie kontrolować grubość warstwy cyny, aby zapewnić odpowiednią ochronę przed utlenianiem i przepływem wysokiego prądu.
Organiczny środek konserwujący lutowność (OSP):
OSP to obróbka powierzchniowa, która tworzy ochronną powłokę organiczną na odsłoniętych powierzchniach miedzianych. Ma dobrą lutowność i jest opłacalny. OSP nadaje się do zastosowań o małej i średniej mocy i może być stosowany na grubych miedzianych płytkach drukowanych, o ile spełniona jest obciążalność prądowa i wymagania dotyczące rozpraszania ciepła. Jednym z czynników, które należy wziąć pod uwagę podczas stosowania OSP na grubych miedzianych płytkach drukowanych, jest dodatkowa grubość powłoki organicznej, która może mieć wpływ na ogólną wydajność elektryczną i termiczną.
4. Rzeczy do rozważenia przy wyborze wykończenia powierzchni PCB z grubej miedzi: Wybierając wykończenie powierzchni dla PCB z grubej miedzi
Na miedzianej płytce drukowanej należy wziąć pod uwagę kilka czynników:
Obecna nośność:
Grube miedziane płytki PCB są stosowane głównie w zastosowaniach wymagających dużej mocy, dlatego niezwykle istotny jest wybór wykończenia powierzchni, które wytrzyma duże obciążenia prądowe bez znacznego oporu lub przegrzania. Opcje takie jak ENIG, ENEPIG i cyna zanurzeniowa są ogólnie odpowiednie do zastosowań wysokoprądowych.
Zarządzanie ciepłem:
Gruba miedziana płytka drukowana znana jest z doskonałej przewodności cieplnej i możliwości rozpraszania ciepła. Wykończenie powierzchni nie powinno utrudniać przenoszenia ciepła ani powodować nadmiernych naprężeń termicznych warstwy miedzi. Obróbki powierzchniowe, takie jak ENIG i ENEPIG, mają cienkie warstwy, które często korzystnie wpływają na zarządzanie ciepłem.
Lutowalność:
Wykończenie powierzchni powinno zapewniać doskonałą lutowność, aby zapewnić niezawodne połączenia lutowane i prawidłowe funkcjonowanie elementu. Opcje takie jak ENIG, ENEPIG i HASL zapewniają niezawodną lutowność.
Kompatybilność komponentów:
Należy wziąć pod uwagę kompatybilność wybranego wykończenia powierzchni z konkretnymi komponentami, które mają zostać zamontowane na płytce PCB. Elementy o drobnej podziałce i łączenie drutem złotym mogą wymagać obróbki powierzchniowej, takiej jak ENIG lub ENEPIG.
Koszt:
Koszt jest zawsze ważnym czynnikiem przy produkcji płytek PCB. Koszt różnych obróbek powierzchni różni się w zależności od takich czynników, jak koszt materiału, złożoność procesu i wymagany sprzęt. Oceń wpływ wybranych wykończeń powierzchni na koszty bez pogarszania wydajności i niezawodności.
Grube miedziane płytki PCB oferują wyjątkowe zalety w zastosowaniach wymagających dużej mocy, a wybór odpowiedniego wykończenia powierzchni ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji ich wydajności i niezawodności.Chociaż tradycyjne opcje, takie jak HASL, mogą nie być odpowiednie ze względu na problemy termiczne, można rozważyć obróbkę powierzchni, taką jak ENIG, ENEPIG, cyna zanurzeniowa i OSP, w zależności od konkretnych wymagań. Przy wyborze wykończenia grubych miedzianych płytek PCB należy dokładnie ocenić takie czynniki, jak obciążalność prądowa, zarządzanie temperaturą, lutowność, kompatybilność komponentów i koszt. Dokonując mądrych wyborów, producenci mogą zapewnić pomyślną produkcję i długoterminową funkcjonalność grubych miedzianych płytek PCB w różnych zastosowaniach elektrycznych i elektronicznych.
Czas publikacji: 13 września 2023 r
Z powrotem
