Rame & Finitura
Lo strato di rame di un circuito stampato (PCB) si riferisce ai sottili fogli di rame laminati sui strati di base (substrato) del PCB. Questi strati servono a condurre corrente elettrica attraverso il circuito, collegando tra loro vari componenti.
Numero di Strati
Il numero di strati dipende dai requisiti progettuali, con un PCB standard che può avere uno (lato singolo) o due strati (doppio lato), mentre i PCB multistrato hanno strati interni aggiuntivi oltre ai due strati esterni. I vari strati sono generalmente isolati da un dielettrico, sia uno strato di base (substrato) che uno strato di fibra pre-impregnata ("pre-preg").
Spessore del Rame
Lo spessore dello strato di rame in un PCB è specificato in micrometri (µm) ma può anche essere misurato come peso in once per piede quadrato (oz/ft²). Un tipico strato di rame spesso ha uno spessore di 35µm (1 oz/ft²), ma a seconda dei requisiti dell'applicazione, lo spessore può variare. Un maggiore spessore del rame può trasportare più corrente ma è anche più costoso e può complicare il processo di fabbricazione.
Fabbricazione
Per creare le tracce e le strutture desiderate su un PCB, viene applicato un processo di incisione al rame a filo. Un materiale protettivo viene applicato alle aree dello strato di rame che devono essere mantenute. Le aree non protette vengono poi chimicamente rimosse o incise, lasciando solo le strutture di rame desiderate.
Trattamento della Superficie (Finitura)
La finitura di un circuito stampato si riferisce al trattamento superficiale della superficie di rame dopo il processo di fabbricazione del circuito. La finitura ha diverse funzioni importanti e impatti sulle prestazioni e affidabilità del circuito. Ecco alcuni tipi comuni di finiture per circuiti stampati:
HSL SnPb (Livellamento a Saldatura all'Aria Calda Stagno-Piombo)
HSL SnPb è un processo di finitura tradizionale in cui il PCB viene immerso in stagno-piombo fuso. L'aria calda viene utilizzata per rimuovere il materiale in eccesso, creando una superficie liscia e saldabile.
Vantaggi/Svantaggi
Metodo comprovato con affidabilità nota. (+)
Buono per applicazioni Plated Through Hole (PTH). (+)
Economico. (+)
Contiene piombo dannoso per l'ambiente e la salute. (-)
Possibili superfici irregolari. (-)
Archiviazione limitata (malattia del lattaio). (-)
HASL Senza Piombo (Livellamento a Saldatura all'Aria Calda Senza Piombo)
HASL senza piombo è simile a HSL ma utilizza leghe senza piombo. Fornisce un'alternativa ecologica garantendo al contempo una superficie saldabile.
Vantaggi/Svantaggi
Ecologico. (+)
Superficie uniforme. (+)
Relativamente economico. (+)
Temperature di lavorazione più elevate. (-)
Possibili superfici irregolari. (-)
Limitazioni di archiviazione. (-)
Stagno Chimico
Nel processo di stagno chimico, il PCB viene immerso in una soluzione speciale che crea uno strato di stagno puro sulla superficie. Protegge il rame dall'ossidazione e lo prepara per la saldatura.
Vantaggi/Svantaggi
Superficie uniforme. (+)
Senza piombo e ecologico. (+)
Buono per componenti a passo fine. (+)
Formazione di filamenti. (-)
Vita di scaffale limitata. (-)
Costi più elevati rispetto ad altri metodi. (-)
Nichel Chimico
Il processo di nichel chimico prevede l'immersione del PCB in una soluzione di nichel, creando un sottile rivestimento di nichel. Questo funge da strato barriera e promuove la saldabilità.
Vantaggi/Svantaggi
Resistente alla corrosione. (+)
Buono come strato barriera. (+)
Migliorata saldabilità. (+)
Spesso non utilizzato come unica superficie. (-)
Costi più elevati. (-)
Problemi di compatibilità con alcuni processi di saldatura. (-)
Argento Chimico (Argento a Immersione)
Nel processo di argento chimico, il PCB viene immerso in una soluzione di argento, lasciando uno strato sottile di argento. L'argento protegge il rame dall'ossidazione e migliora la saldabilità.
Vantaggi/Svantaggi
Buona saldabilità. (+)
Superficie uniforme. (+)
Vita di scaffale più lunga. (+)
Suscettibile allo zolfo. (-)
Costi più elevati rispetto ad altri metodi. (-)
Reworkabilità limitata. (-)
ENIG (Nichel Elettrolesso Oro a Immersione)
L'ENIG applica prima una barriera di nichel seguita da uno strato sottile di oro. Questo fornisce protezione, eccellente saldabilità e una superficie esteticamente piacevole.
Vantaggi/Svantaggi
Lunga vita di scaffale. (+)
Superficie piatta. (+)
Adatto per componenti a passo fine. (+)
Costi più elevati. (-)
Rischio di fenomeno "Black Pad". (-)
Non ideale per componenti più spessi. (-)
ENEPIG (Nichel Elettrolesso Palladio Elettrolesso Oro a Immersione)
ENEPIG forma uno strato triplo di nichel, palladio e oro. Questa combinazione offre una superficie robusta, fornendo versatili capacità di saldatura e legatura dei fili.
Vantaggi/Svantaggi
Nessun rischio "Black Pad". (+)
Eccellente capacità di legatura dei fili. (+)
Versatile saldabilità. (+)
Costi più elevati rispetto all'ENIG. (-)
Processo complesso. (-)
Il controllo dell'ispessimento può essere impegnativo. (-)
Oro Duro
L'oro duro viene applicato tramite elettrolisi, creando un spesso strato di oro sul PCB. Questo lo rende particolarmente resistente all'usura e adatto per connettori o pulsanti.
Vantaggi/Svantaggi
Resistente all'usura. (+)
Ottima conduttività. (+)
Esteticamente piacevole. (+)
Costi molto elevati. (-)
Non adatto per zone di saldatura. (-)
Applicazioni limitate. (-)
OSP (Preservativo per Saldabilità Organica)
OSP è un composto organico applicato direttamente al rame. Protegge il rame dall'ossidazione e lo prepara per la saldatura senza l'uso di metalli.
Vantaggi/Svantaggi
Ecologico. (+)
Economico. (+)
Superficie piatta. (+)
Reworkabilità limitata. (-)
Suscettibile alla manipolazione. (-)
Vita di scaffale limitata. (-)
HT_OSP (Preservativo per Saldabilità Organica ad Alta Temperatura)
HT_OSP è una versione migliorata dell'OSP, ottimizzata per temperature più elevate. Offre prestazioni migliorate nei processi di saldatura ad alta temperatura.
Vantaggi/Svantaggi
Resistente a temperature elevate. (+)
Economico. (+)
Superficie piatta. (+)
Reworkabilità limitata. (-)
Rimane sensibile alla manipolazione. (-)
Vita di scaffale limitata. (-)
Nessuna Finitura
Un PCB senza finitura significa che il rame delle tracce rimane non protetto e può facilmente ossidarsi. Questa condizione può influenzare la saldabilità e le prestazioni del PCB.