En los productos electrónicos, las placas de circuito impreso (PCB) son como el sistema nervioso, conectando diversos componentes electrónicos. El tratamiento superficial de las PCB no solo afecta su rendimiento, sino también su estabilidad y vida útil. Hoy profundizaremos en los procesos de tratamiento superficial de las PCB.
¿Por qué el tratamiento superficial de las PCB?
Las PCB están hechas principalmente de cobre, que se oxida fácilmente en contacto con el aire, formando óxido de cobre. Este óxido no solo afecta la soldabilidad de la PCB, sino que también reduce su conductividad y fiabilidad. Por lo tanto, para proteger la capa de cobre y mejorar el rendimiento de la PCB, es necesario el tratamiento superficial.
Procesos comunes de tratamiento de superficies de PCB
- Nivelación con aire caliente (HASL)
La nivelación con aire caliente, también conocida como nivelación de soldadura con aire caliente, es un proceso de tratamiento de superficies relativamente tradicional. Consiste en sumergir la PCB en soldadura de estaño-plomo fundida y luego usar aire comprimido caliente para aplanar la soldadura, formando una capa uniforme sobre la superficie de la PCB. Este proceso se puede dividir en métodos verticales y horizontales. El método horizontal generalmente se considera el preferido porque produce una capa más uniforme y puede automatizarse.
- Recubrimiento Orgánico (OSP)
El proceso de recubrimiento orgánico crea químicamente una película orgánica sobre una superficie de cobre limpia y desnuda. Esta película es resistente a la oxidación, los choques térmicos y la humedad, protegiendo la superficie de cobre de una mayor oxidación en entornos normales. Además, se puede eliminar fácilmente con fundente durante las altas temperaturas de soldadura posteriores, lo que facilita la soldadura.
- Níquel químico/oro de inmersión (ENIG)
El níquel químico/oro de inmersión (ENIG) recubre la superficie de cobre con una aleación gruesa de níquel-oro eléctricamente conductora, lo que proporciona protección a largo plazo para la PCB. La función principal del niquelado es evitar la interdifusión entre el oro y el cobre. Sin la barrera de níquel, el oro se difundiría en el cobre en cuestión de horas. Además, el níquel mejora la resistencia del recubrimiento, controla la expansión en dirección Z a altas temperaturas y previene la disolución del cobre, lo que facilita la soldadura sin plomo.
- Plata por Inmersión (ENIG)
El proceso ENIG se encuentra entre el OSP y el níquel químico/oro por inmersión. Forma una capa de plata pura de espesor casi submicrónico sobre la superficie de la PCB mediante una reacción de reemplazo. En ocasiones, se incluye materia orgánica en el proceso de plata por inmersión, principalmente para prevenir la corrosión de la plata y mitigar su migración.
- Estañado por Inmersión
El proceso de estañado por inmersión utiliza una reacción química de reemplazo para recubrir la superficie de cobre de una PCB con una capa de estaño. Dado que todas las soldaduras actuales son a base de estaño, la capa de estaño es compatible con cualquier tipo de soldadura. Anteriormente, se formaban filamentos de estaño en las PCB después del estañado por inmersión. Durante la soldadura, estos filamentos y la migración de estaño causaban problemas de fiabilidad, lo que limitaba la aplicación del estañado por inmersión. Posteriormente, se añadieron aditivos orgánicos a la solución de estaño por inmersión, lo que dio como resultado una capa granular de estaño. Esto soluciona estos problemas a la vez que proporciona una excelente estabilidad térmica y soldabilidad.
Cómo elegir un tratamiento de superficie para PCB
La elección del tratamiento de superficie adecuado para PCB requiere una consideración exhaustiva de varios factores:
- Escenario de aplicación:
Los diferentes productos electrónicos tienen diferentes requisitos de rendimiento para las PCB. Por ejemplo, los productos electrónicos de alta gama, como teléfonos móviles y ordenadores, suelen requerir alta planitud, soldabilidad y rendimiento eléctrico, y pueden optar por el niquelado químico o el dorado por inmersión. Los productos electrónicos de consumo, como los pequeños dispositivos digitales, son más sensibles a los costes y pueden optar por la nivelación con aire caliente o el estaño por inmersión.
- Coste:
Los costes de los diferentes procesos de tratamiento de superficies varían considerablemente. La nivelación con aire caliente es relativamente baja, mientras que procesos como el niquelado químico/dorado por inmersión y el niquelado químico-dorado son relativamente caros. Al elegir un tratamiento de superficie, es necesario sopesar el precio del producto y la demanda del mercado.
- Requisitos ambientales:
Con la creciente conciencia ambiental global, requisitos ambientales como la ausencia de plomo y halógenos se están convirtiendo en estándares de la industria. Por lo tanto, al seleccionar un proceso de tratamiento de superficie, es importante considerar si cumple con las regulaciones ambientales pertinentes y los requisitos del cliente. Por ejemplo, la nivelación con aire caliente utilizando soldadura con plomo no cumple con los requisitos ambientales, mientras que procesos como el recubrimiento orgánico, la inmersión en plata y la inmersión en estaño son relativamente más respetuosos con el medio ambiente.
- Soldabilidad:
Si el producto requiere soldadura de gran volumen, es importante elegir un proceso con buena soldabilidad, como la nivelación con aire caliente o el estaño por inmersión. El recubrimiento orgánico, por otro lado, requiere retirarlo antes de soldar y podría no ser adecuado para soldaduras a gran escala.
- Condiciones y duración del almacenamiento:
Si las PCB deben almacenarse en entornos hostiles durante períodos prolongados, se debe seleccionar un proceso con buena resistencia a la corrosión y una larga vida útil, como el niquelado químico o el dorado por inmersión. El OSP, por otro lado, tiene una vida útil más corta y no es adecuado para el almacenamiento a largo plazo.
Existen muchos procesos diferentes de tratamiento de superficies de PCB, cada uno con sus propias ventajas y desventajas, así como con sus propios escenarios de aplicación. En aplicaciones prácticas, es necesario considerar varios factores en función de las necesidades específicas para seleccionar el proceso de tratamiento de superficie más apropiado para garantizar el rendimiento de la PCB y la calidad del producto electrónico.
