PCB Yüzey Bitirme Sınıflandırması: Türleri, Özellikleri ve Uygulamaları

PCB yüzey bitiriciliği elektronik üretiminin bilinmeyen kahramanlarıdır, çıplak bakır izleri ve lehimlemeler arasındaki boşluğu kapatır.Bu koruyucu kaplamalar güvenilir elektrik bağlantıları sağlar, korozyona dayanıklı ve raf ömrünü uzatır. Akıllı telefonlardan havacılık sistemlerine kadar her şey için kritik.Doğru bitirmeyi seçmek uygulama ihtiyaçlarına bağlıdır.Bu kılavuz, en yaygın PCB yüzey kaplamalarını sınıflandırır, özelliklerini karşılaştırır,ve proje için en iyi seçeneği seçmenize yardımcı olur.

Önemli Önemli Noktalar
1.PCB yüzey kaplamaları bakır izlerini oksidasyondan korur, montaj sırasında kaynaklanabilirliği ve uzun süreli güvenilirliği sağlar.
2.ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold), tıbbi ve havacılık uygulamaları için idealdir.
3.HASL (Sıcak Hava Levhesi Düzleştirme) yüksek hacimli tüketici elektronikleri için maliyet açısından etkili olmaya devam ediyor, ancak ince tonlu bileşenlerle mücadele ediyor.
4Dondurma teneke ve gümüş kurşunsuz, yüksek yoğunluklu tasarımlarda üstünlük kazanırken, düşük maliyetli, kısa raf ömrü projeleri için OSP (Organic Solderability Preservative) tercih edilir.
5Seçim, pitch boyutu (≤0.4mm ENIG/tin ihtiyaçları), raf ömrü (ENIG > 1 yıl sürer) ve çevresel stres (otomotiv yüksek sıcaklığa direnç gerektirir) gibi faktörlere bağlıdır.

PCB yüzey kaplamaları nelerdir?
PCB yüzey kaplamaları, kazımdan sonra ortaya çıkan bakır izlerine ve yastıklara uygulanan ince kaplamalardır.
Oksitlenmeyi önler: Çıplak bakır hava ile reaksiyona girer ve saatler içinde kaynaklanamayan bir oksit tabakası oluşturur.
Lehimlenebilirliği arttırmak: Lehimleme için istikrarlı bir yüzey sağlamak ve geri akış veya dalga lehimleme sırasında güçlü eklemler oluşturmak.
Kullanım sırasında koruyun: Montaj ve depolama sırasında çiziklere, nemlere ve kimyasallara karşı dirençli olun.
Bitirme olmadan, PCB'ler birkaç gün içinde monte edilemez hale gelir ve küçük bir oksidasyon bile saha kullanımında lehim eklemlerinin arızalanmasına neden olabilir.

PCB Yüzey Finishlerinin sınıflandırılması
Yüzey kaplamaları, malzemelerine ve uygulama süreçlerine göre sınıflandırılır. Aşağıda en yaygın türler, özellikleri, artıları ve eksileri ile birlikte.

1. HASL (Sıcak Hava Levhesi Düzleştirme)
HASL, özellikle yüksek hacimli üretimlerde en eski ve en yaygın kullanılan bitirme yöntemlerinden biridir.
PCB'yi erimiş lehimle batırmak (kurşunsuz veya teneke-kurşunlu).
Fazla lehimleri kaldırmak için yüzeyde sıcak hava üflemek, düz (ancak hafif derecede dengesiz) bir kaplama bırakır.
Özellikleri:
Kompozisyon: 99.3% teneke, 0.7% bakır (kurşunsuz) veya 63% teneke/37% kurşun (geleneksel, şimdi nadir).
Kaynatılabilirlik: Çukurlu ve büyük SMT bileşenleri için mükemmeldir; kolayca ıslanır.
raf ömrü: 6-9 ay (oksitasyon yavaşça solderability bozar).
Maliyet: bitirme arasında en düşük (1x temel).
Avantajları:
Yüksek hacimli üretim için ekonomik (100.000+ birim).
Birden fazla geri akış döngüsüne dayanır (35x).
Eksiler:
Düzensiz yüzey (± 10μm) ince tonluk bileşenlerde (< 0.8mm tonluk) lehim köprüsü riski yaratır.
Kurşunsuz versiyonların daha yüksek erime noktaları vardır ve daha sıcak geri akış profilleri gereklidir.
En iyisi: Tüketici elektroniği (TV'ler, yönlendiriciler), büyük bileşenlere sahip düşük maliyetli PCB'ler.

2. ENIG (Elektroless Nickel Immersion Gold)
ENIG, iki katmanlı bir bitirme: ince bir altın tabakası (0.05 ‰ 0.2 μm) ile kaplanmış bir nikel bariyeri (3 ‰ 6 μm).
Özellikleri:
Tasarım: Nikel-fosfor (6%% fosfor) + saf altın.
Kaynatılabilirlik: Mükemmel; nikel kaynatma ile güçlü bağlar oluşturur, altın ise oksidasyonu önler.
Kalıcılık süresi: > 1 yıl (altın süresiz olarak oksidasyona direnir).
Maliyet: HASL'den 1.5x2 kat daha yüksek.
Avantajları:
Düz yüzey (± 2μm) ince tonlama bileşenleri için idealdir (≤ 0.4mm BGA, QFN).
Altının iletkenliği nedeniyle yüksek frekanslı performans (40GHz'ye kadar düşük sinyal kaybı).
Korozyona ve aşırı sıcaklıklara (-40 °C - 125 °C) dayanıklıdır.
Eksiler:
Çeşme parametreleri kapalıysa “kara yastık” (altın altında nikel korozyonu) riski.
Altın pahalıdır; kalın katmanlar (> 0,2μm) lehim kırılmasına neden olur.
En iyisi: Tıbbi cihazlar, havacılık, 5G ekipmanları ve ince tonlu bileşenleri olan PCB'ler.

3Denizleme teneke.
Dondurma teneke, kimyasal reaksiyon yoluyla saf bir teneke tabakası (0,8 ∼2,5 μm) depolar ve elektrik olmadan kaynatılabilir bir yüzey oluşturur.
Özellikleri:
Tasarımı: %99,9 teneke.
Kaynatılabilirlik: Çok iyi; güçlü, yumuşak kaynatma eklemleri oluşturur.
Kalıcılık süresi: Uygun şekilde depolanırsa (kuru, mühürlü torbalarda) 12 ay veya daha fazla.
Maliyet: 1.2 ¢ 1.5x HASL.
Avantajları:
Düz yüzey (± 3μm) ince tonlama (0.5mm tonlama) ve yüksek yoğunluklu tasarımlar için uygundur.
Kurşunsuz ve RoHS uyumlu.
Hem kurşunsuz hem de geleneksel lehimle uyumludur.
Eksiler:
Nemli ortamlarda ‘tin bıyıklarına’ (küçük iletken filamentlere) duyarlı, kısa devre riski vardır.
Dikkatli bir kullanım gerektirir; teneke kolayca sıyrılır.
En iyi: Otomobil elektroniği (LED farlar), endüstriyel sensörler ve orta ince tonlama bileşenleri olan PCB'ler.

4. OSP (Organic Solderability Preservative)
OSP, ısıtma sırasında çözülen ve taze bakırı ortaya çıkaran koruyucu bir katman oluşturan daldırma yoluyla uygulanan ince bir organik kaplamadır (0,1 ∼0,5 μm).
Özellikleri:
Bileşik: Azole bazlı organik maddeler (benzotriazol türevleri).
Lehimlenebilirlik: 1 ̊2 geri akış döngüsü için iyidir; lehimleme sırasında temiz bir şekilde çözülür.
Kalıcılık süresi: 3-6 ay (nem oranı % 60' lık derecede azalır).
Maliyet: 0.8x HASL (düşük hacim için en ucuz).
Avantajları:
Ultra düz yüzey (± 1μm) ince tonlama bileşenleri için mükemmel (< 0.4mm).
Yüksek frekanslı sinyal bütünlüğünü koruyan (5G için ideal) metal katmanı yoktur.
Eksiler:
Tek kullanımlı; OSP lehimleme sırasında çözülür ve bakır daha sonra oksidasyona maruz kalır.
Kötü dayanıklılık; çizikler veya nem kaynaklılığı bozar.
En iyi: Düşük hacimli prototipler, yüksek frekanslı PCB'ler (5G, radar) ve kısa ömürlü cihazlar.

5Denizaltı Gümüşü.
Dondurma gümüşü, performans ve maliyet arasında denge sağlayan kimyasal olarak depolanmış ince bir gümüş tabakasıdır.
Özellikleri:
Tasarımı: saf gümüş.
Solderability: Mükemmel; minimum akışla güçlü eklemler oluşturur.
Kalıcılık süresi: 6-9 ay (yüksek nemde lekeler).
Maliyet: 1.3 ¢ 1.6x HASL.
Avantajları:
Düz yüzey (± 3μm) ince tonlama (0.5mm) ve yüksek hızlı sinyaller için çalışır.
ENIG'den daha hızlı işleme, teslim sürelerini azaltır.
Eksiler:
Nemli ortamlarda (> 60% RH) karartma (karalama) soldurma kabiliyetini azaltır.
Gümüş göçü, yüksek voltajlı PCB'lerde kısa devre riski yaratır.
En iyisi: Telekom ekipmanları, askeri PCB'ler ve ENIG'den daha hızlı dönüşüm gerektiren projeler.

Karşılaştırma Tablosu: PCB Yüzey Finishleri

Yüzeyi Nasıl Düzgün Dönüştürülebilir?
Seçim, projenizin özel ihtiyaçlarına bağlıdır.

1. Bileşen Pitch Boyutu
İnce tonlama (<0.4 mm): ENIG veya OSP (düz yüzeyler köprülenmeyi engeller).
Orta mesafe (0.5 0.8 mm): Daldırma teneke, gümüş veya ENIG.
Büyük mesafe (> 0.8mm): HASL (en ekonomik).

2- Kalıcılık süresi gereklilikleri
>6 ay: ENIG veya daldırma teneke (oksidasyona en uzun süre direnir).
3-6 ay: Dondurma gümüşü veya HASL.
Kısa vadeli (prototipler): OSP (en düşük maliyet).

3Uygulama Çevre
Yüksek nem: ENIG (altın lekelenmeye karşı dayanıklı) veya daldırma teneke (gümüşten daha iyi).
Yüksek sıcaklık: ENIG (nikel 300°C+'ya dayanır) veya daldırma çini.
Yüksek frekans (5G/radar): OSP (metal tabakası yok) veya ENIG (düşük sinyal kaybı).

4Üretim hacmi ve maliyeti
Yüksek hacim (100k+): HASL (birim başına en düşük maliyet).
Orta hacim (10k 100k): Dondurma teneke veya gümüş.
Düşük hacim / yüksek güvenilirlik: ENIG (daha yüksek maliyeti haklı çıkarır).

5Endüstri Standartları
Otomobil endüstrisi (IATF 16949): ENIG veya daldırma teneke ( titreşime / ısıya karşı dayanıklı).
Tıbbi (ISO 13485): ENIG (biyolojik uyumlu, uzun raf ömrü).
Havacılık (AS9100): ENIG (aşırı koşullara dayanıklı).

PCB Yüzey Bitirme Hakkında Yaygın Efsaneler
Efsane: ENIG her zaman daha iyidir.
Gerçek: ENIG, düşük maliyetli, büyük tonluklu PCB'ler için aşırı; HASL iyi çalışır ve daha az maliyetlidir.

Efsane: OSP güvenilir değildir.
Gerçek: OSP kısa ömürlü cihazlar (örneğin mevsimsel elektronikler) ve yüksek frekanslı tasarımlar için iyi çalışır.

Efsane: Denizleme teneke her durumda bıyıklara neden olur.
Gerçek: Uygun bir kaplama (bıyıkları bastırmak için ekler) ve depolama (kuru koşullar) bu riski en aza indirir.

Sık Sorulan Sorular
S: Yüksek frekanslı PCB'ler için en iyi bitirme şekli nedir (28GHz+)?
Cevap: OSP (metal tabakası yok) veya ENIG (altın kaybı düşük) en iyisidir.

S: Kurşunsuz montaj için ENIG kullanabilir miyim?
A: Evet. ENIG kurşunsuz lehimle (Sn-Ag-Cu) çalışır ve RoHS gerekliliklerini karşılar.

S: OSP raf ömrünü nasıl uzatırım?
A: PCB'leri kurutma maddeleri bulunan mühürlü torbalarda saklayın, nem oranını %50'den az tutun ve üretildikten sonraki 3 ay içinde kullanın.

S: ENIG'de “kara yastığa” ne neden olur?
A: Aşırı kazınma nikel veya uygun olmayan altın kaplama parametreleri. Bunu önlemek için IPC-4552'ye sertifikalı üreticileri seçin.

S: HASL hala kurşunsuz düzenlemelerle ilgili mi?
Cevap: Evet. Kurşunsuz HASL (Sn-Cu) RoHS'ye uymaktadır ve büyük bileşenler için maliyet açısından verimli kalmaktadır.

Sonuç
PCB yüzey bitirme özellikleri güvenilirlik, montaj başarısı ve performans için kritiktir.Yüksek frekans için OSP “projenize uygun en iyi bitirmeyi seçebilirsinizİster bir akıllı telefon ister bir uydu, doğru yüzey finişi PCB'nizin montaj, depolama ve yıllarca saha kullanımından kurtulmasını sağlar.