Bei der Tauchverzinnung handelt es sich um eine Verzinning von Leiterplatten, die zu den Oberflächenveredelungen von Leiterplatten gehört. Sie ist nicht mit dem Hot-Air-Solder-Leveling-Verfahren (HASL) zu verwechseln. Mit verzinnten Leiterplatten sollen SMT- und Chip-Verpackungsprozesse vereinfacht werden. Das HASL-Verfahren weist bei der Oberflächenveredelung von Leiterplatten gewisse Einschränkungen auf. In China wird das Tauchverzinnen als Alternative zu HASL eingesetzt. Dabei wird das Zinn hauptsächlich durch den Austausch zwischen Kupfer und Zinn auf die Kupferleiterbahn aufgebracht. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Kupferleiterbahnen vor Oxidation zu schützen. Da Zinn weiß aussieht, wird es auch als “Weißzinn” bezeichnet. Zudem ist das Tauchverzinnen die kostengünstigste Methode zur Herstellung aller Oberflächenveredelungen für Leiterplatten. Daher ist es bei Entwicklern sehr beliebt.
Vorteile der Tauchverzinnung bei Leiterplatten
- Hervorragende Leitfähigkeit und Lötbarkeit, lässt sich mehrfach löten
- Die Zinnschicht im Spülbecken enthält kein Blei und belastet die Umwelt nicht.
- Einfacher Prozess, leicht nachbearbeitbar, kostengünstig
- Lange Lagerzeit (0,6–1,5 Jahre)
- Geeignet für die Bestückung mit Bauteilen mit kleinem Rastermaß, BGA-Bauteilen und kleinen Bauteilen
- Glattere ursprüngliche Oberfläche
Nachteile der Oberflächenbehandlung von Leiterplatten durch Zinntauchbeschichtung
- Es neigen dazu, Whiskers zu bilden, was zu Kurzschlussproblemen in den Verbindungen führt
- Thiourea (Karzinogen) wird in diesem Verfahren verwendet
- Nicht gut für PTH
- Kann die Lötstopplackschicht beschädigen
- Die Dicke lässt sich nur schwer messen
Leiterplatte mit Zinntauchbeschichtung aus China im Vergleich zu HASL
Zwei Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Lötstellen bei Leiterplatten sind HASL und Tauchverzinnung. Die meisten Menschen können jedoch nicht zwischen den beiden unterscheiden. Im Folgenden werden die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Verfahren erörtert.
Gemeinsamkeiten.
Oberflächenbehandlungsverfahren wie HASL und Zinntauchbeschichtung erfüllen die Anforderungen für bleifreies Löten.
Unterschiede.
1. Prozessablauf
HASL: Vorbehandlung – Zinnbesprühung – Prüfung – Umformung – Sichtprüfung.
Zinnbad: Prüfung – Chemische Behandlung – Zinnbad – Formgebung – Sichtprüfung.
2. Funktionsprinzip
HASL dient in erster Linie dazu, die Leiterplatte direkt in die geschmolzene Lötpaste einzutauchen. Nach dem Heißluftglätten bildet sich auf der Kupferoberfläche der Leiterplatte eine dichte Zinnschicht.
Tauchverzinnung wird hauptsächlich dazu verwendet, durch eine Verdrängungsreaktion eine dünne Zinnschicht auf der Oberfläche der Leiterplatte aufzubringen.
3. Physikalische Eigenschaften
Da bei HASL im Herstellungsprozess ausschließlich reines Zinn verwendet wird, lässt sich die Oberfläche leicht reinigen und die Leiterplatte kann ein Jahr lang bei Raumtemperatur gelagert werden. Die Dicke der HASL-Zinnschicht beträgt etwa 1 µm bis 40 µm, und die Oberflächenstruktur der im Tauchverfahren verzinnten Leiterplatte ist dicht, komplex und kratzfest. Während des Lötvorgangs treten kaum Probleme mit Verfärbungen der Oberfläche auf.
Die Dicke der Zinntauchbeschichtung beträgt etwa 0,8 µm bis 1,2 µm. Die Oberflächenstruktur ist lockerer und weicher und daher kratzempfindlich. Da die chemische Reaktion im Zinntauchbad komplex ist, ist die Reinigung schwierig. Das Produkt kann sechs Monate bis zu einem Jahr bei Raumtemperatur gelagert werden.
4. Äußere Merkmale
HASL – Die Oberfläche ist glänzend und wunderschön.
Tauchverzinnung – hellweiße Oberfläche, kein Glanz, neigt zu Verfärbungen.
Wie trägt man Zinn durch Tauchbeschichtung auf?
Die einzelnen Schritte beim Verzinnen von Leiterplatten sind wie folgt.
1. Reinigung
Dies ist der erste Schritt im Galvanisierungsprozess. Tauchen Sie die Platine in eine Säurelösung ein, um Öl, Fett und andere Oberflächenverunreinigungen zu entfernen. Spülen Sie die Oberfläche anschließend erneut mit Wasser ab, um verbleibende Reinigungslösung und Oberflächenrückstände zu entfernen. Dieser Schritt verbessert die Effizienz des Galvanisierungsprozesses.
2. Mikroätzung
Die im Tauchverfahren verzinnte Leiterplatte wird ein zweites Mal in eine Lösung aus Schwefelsäure (H₂SO₄) getaucht. Diese Säure sorgt für eine raue Oberfläche der Kupferschicht der Leiterplatte und ermöglicht so die Verbindung mit der Zinnschicht. Wir reinigen die Oberfläche der im Tauchverfahren verzinnten Leiterplatte erneut, um sicherzustellen, dass keine Rückstände zurückbleiben.
3. Prepreg
Im Prepreg-Verfahren verhindert das Spülen der Leiterplatte mit Säure eine vorzeitige Oxidation der Kupferoberfläche. Dies schafft eine gute Grundlage für die Zinnbeschichtung.
4. Zinntauchverfahren
Die Platine wird in eine Lösung aus Zinnkationen getaucht, um den chemischen Reduktionsprozess zu beschleunigen. Die Zinnionen reduzieren das Kupfermetall. Dadurch bildet sich eine dünne, ebene Zinnschicht auf der Kupferlötfläche.
5. Reinigung
In diesem Schritt kann die im Tauchverfahren verzinnte Leiterplatte mit warmem Wasser abgespült werden, um die Beschichtungssalze zu entfernen und Fleckenbildung beim Trocknen zu verhindern. Wird die Leiterplatte nicht ordnungsgemäß abgespült, sieht sie matt und glänzend aus.
6. Trocknen
Nach der Reinigung ist es unerlässlich, die Platine zu trocknen. Durch das Trocknen wird Feuchtigkeit von der Oberfläche entfernt. Dies kann durch Trocknen in einem Lufttrockner oder einem warmen Backofen erfolgen. Entscheidend ist dabei, dass die Trocknungszeit und die Betriebstemperatur richtig eingestellt sind.