Поверхностная обработка печатных плат:HASL, OSP и ENIG

При создании отделки поверхности печатных плат (ПП) вы можете выбрать органические или металлические материалы. Узнать, какие типы отделки поверхности существуют, достаточно просто, но как определить, какой из них лучше? лучше всего подходит для вашей печатной платы? Они имеют сходство, но у каждого есть свои преимущества, недостатки и технические особенности.

Если вам интересно, как выбрать правильную технику финишной обработки, эта статья поможет вам узнать больше о трех распространенных типах:выравнивание припоя горячим воздухом (HASL), органический консервант паяемости (OSP) и Химическое никелевое иммерсионное золото (ENIG).

Важность обработки поверхности вашей печатной платы

Отделка поверхности, которую вы выберете для своей печатной платы, окажет значительное влияние на ее качество и полезность в исходной части. Покрытие предотвращает окисление медного слоя печатной платы, что в противном случае ухудшило бы ее паяемость. Нанесение покрытия защищает плату от окисления до добавления компонентов, гарантируя, что вы сможете припаять дополнительные элементы по мере необходимости. Поскольку электрические соединения печатной платы зависят от достаточной проводимости меди, важно предотвратить окисление и при необходимости приклеить компоненты.

Выбор подходящей отделки будет зависеть от различных факторов, таких как процесс отделки, дизайн печатной платы и качество конечного результата. Не все типы отделки подходят для каждой печатной платы. Ниже приведены несколько характеристик, которые следует учитывать при рассмотрении различных:

1. Возможность пайки

Избегание проблем с пайкой имеет важное значение для создания печатной платы, которая будет работать должным образом. Гладкие поверхности необходимы для обеспечения адекватного функционирования соединения в данной среде. медь, например, в случае иммерсионного олова, или если это многослойная технология, такая как ENIG.

Хорошее соединение проводов также имеет решающее значение, учитывая, что разные металлы требуют уникальных технологий производства и ведут себя по-разному даже в одних и тех же условиях. Провода могут состоять из таких материалов, как алюминий, золото и медь, с различной обработкой поверхности. совместимый или несовместимый тип с этими элементами.

2. Время обработки

Окно обработки для определенной отделки может быть большим или маленьким — такие отделки, как HASL, имеют большие окна обработки.

Сколько времени занимает процесс, зависит от того, насколько сложна сборка. Некоторые покрытия поверхности, такие как OSP, имеют ограниченные термические циклы и не могут выдерживать многочисленные процессы пайки. После нескольких циклов оно исчезнет, ​​и печатная плата потеряет защиту от окисления. Однако покрытие OSP для печатной платы может быть изменено во время изготовления. То же самое относится и к иммерсионному серебру.

ENIG — это более сложный процесс окончательной обработки, который занимает больше времени, что может быть лучше для использования на линиях по производству печатных плат, которым не нужно выпускать большое количество печатных плат за короткое время. .

3. Надежность

Насколько хорошо выбранная отделка поверхности будет противостоять окружающей среде? Если ваша печатная плата должна соответствовать определенным требованиям надежности, вам понадобится отделка, соответствующая этим требованиям. Хотя стоимость является лишь одним из компонентов многие другие элементы, упомянутые здесь, вы должны учитывать, насколько высока цена отказа, если покрытие печатной платы не работает должным образом и не защищает поверхность.

Компания IPC предлагает набор стандартов в своем Руководстве по методам испытаний TM-650, в котором подробно описаны различные способы проверки печатных плат на надежность и качество. К ним относятся такие методы, как проверка размеров, химическая стойкость, пластичность меди. и количество потерь сигнала. В одном тесте используются такие химические вещества, как серная кислота и изопропанол, чтобы определить влияние этих веществ на диэлектрические материалы печатных плат.

4. Коррозия

Некоторые типы отделки поверхности, такие как серебро, могут быть более уязвимы к ползучей коррозии, чем другие. Этот вид коррозии может возникнуть практически с любым типом покрытия, которое вы используете, но чаще всего это происходит с иммерсионным серебром. , Поскольку коррозия металлических элементов распространяется по поверхности печатной платы, это может вызвать короткие замыкания из-за взаимодействия с соседними элементами на плате.Эта проблема стала более распространенной, поскольку бессвинцовая отделка получила широкое распространение, поскольку свинец был особенно эффективен. при обеспечении устойчивости к коррозии.

Коррозия ползучести также чаще встречается во влажной среде с высоким содержанием серы. Подумайте, каким условиям будут подвергаться ваши печатные платы, прежде чем останавливаться на какой-либо отделке поверхности. Окружающая среда может иметь большое значение. при определении жизненного цикла ваших продуктов.

Другие отделки, такие как иммерсионное олово, склонны к образованию усов, хотя антимиграционные агенты могут уменьшить эту проблему.

Факторы, влияющие на используемую вами отделку поверхности печатной платы

Ряд факторов будет влиять на то, какой тип покрытия печатной платы вы решите использовать. Очень важно рассматривать все эти факторы как единое целое. Хотя все они имеют значение в процессе, ваша готовая Печатная плата может получиться не так, как предполагалось, если вы предпочитаете одну характеристику другим.Например, вы можете выбрать бессвинцовый HASL из-за его экономической эффективности, но позже поймете, что его копланарность отсутствует по сравнению с другими процессами отделки.

Ниже приведены некоторые важные компоненты, которые следует учитывать при изучении различных вариантов отделки поверхности печатных плат.

1. Стоимость

Сумма, которую вы тратите на отделку поверхности, определяется выбранным вами типом. Качество отделки также влияет на стоимость. Отделки HASL более доступны по цене, чем типы ENIG, но они могут не соответствовать точному качеству стандарты, которые вы ожидаете.

Стоимость изготовления самой платы также будет иметь значение. После первоначального изготовления будет ли в вашем бюджете место для выбора более совершенных методов отделки, таких как ENIG? Печатные платы для таких отраслей, как бытовая электроника, значительно дешевле в производстве, что позволяет использовать более дорогие покрытия для получения более качественных результатов.

2. Объем

Объем производства может значительно повлиять на тип используемой отделки поверхности. Например, отделка поверхности, состоящая из иммерсионного олова, начнет тускнеть вскоре после нанесения на медную печатную плату. Объем печатных плат может помочь вам избежать потускнения. Если у вас небольшая партия, возможно, лучше выбрать покрытие, такое как иммерсионное серебро.

3. Косметика

Такие процессы, как HASL и OSP, как правило, имеют лучшую эстетическую ценность, чем ENIG, который является еще одним компонентом, который может повлиять на выбор типа. Вам нужна блестящая поверхность, менее подверженная коррозии при ползучести, усы и подобные проблемы? Возможно, вы захотите избежать работы с такими материалами, как серебро и олово, и выбрать другие варианты, которые с меньшей вероятностью вызовут значительную коррозию.

Типы обработки поверхности печатных плат

Несмотря на то, что существует множество типов обработки поверхности печатных плат, здесь мы рассмотрим три наиболее известных из них — HASL, OSP и ENIG.

1. HASL и бессвинцовый HASL

Поверхностное покрытие HASL обеспечивает высококачественную пайку и выдерживает несколько термических циклов, а также является одним из наиболее доступных вариантов. Когда-то оно служило отраслевым стандартом, хотя и соответствует требованиям по ограничению использования опасных веществ. (RoHS) привели к тому, что HASL не соответствует требованиям. В свою очередь, бессвинцовый HASL стал более приемлемым вариантом с точки зрения его воздействия на окружающую среду и здоровье. -free HASL безопаснее в использовании и лучше соответствует требованиям таких директив, как RoHS.

Покрытие HASL создается путем погружения платы в оловянно-свинцовый или оловянно-никелевый припой и удержания ее там в течение некоторого времени. После извлечения печатной платы горячие потоки воздуха, называемые воздушными ножами, удаляют Избыточная отделка.Покрытие HASL допускает большое окно обработки, но различные факторы могут повлиять на его ровность и, следовательно, на его способность к пайке.Влияют угол наклона воздушных ножей, давление воздуха и скорость ввода и удаления платы из припоя. качество отделки.

Вы обнаружите, что покрытия HAL и бессвинцовые покрытия HASL используются для таких применений, как:

• Электрические испытания: Покрытие HASL обеспечивает автоматическую защиту тестовых площадок и переходных отверстий во время электрических испытаний печатных плат.
• Ручная пайка: Покрытия HASL подходят для ручной пайки, так как соединения легко формуются.
• Высокопроизводительная электроника: HASL часто является отличным выбором для высокопроизводительных и надежных приложений, таких как аэрокосмические и военные устройства, из-за его способности образовывать прочные соединения.

2. OSP

Отделка поверхности OSP является примером органической отделки печатных плат. В этом процессе не участвуют токсины, что делает его экологически безопасным, сохраняя при этом свои защитные и антикоррозионные свойства. Благодаря отсутствию вредных химикатов платы OSP также соответствуют требованиям RoHS. Это покрытие на водной основе обеспечивает плоскую поверхность для крепления дополнительных компонентов печатной платы и, как и процесс HASL, является экономически выгодным.

OSP может использоваться как эффективная замена бессвинцовому HASL благодаря своей копланарности. Когда вам нужна обработка поверхности печатной платы, которая обеспечит достаточную плоскостность и простой производственный процесс, OSP возможно, лучший выбор.

Нанесение поверхностного покрытия OSP на печатную плату обычно включает конвейерный химический метод или вертикальный погружной резервуар. Процесс обычно выглядит следующим образом, с промывками между каждым этапом:

1. Очистка: Медная поверхность печатной платы очищается от масла, отпечатков пальцев и других загрязнений, которые могут повлиять на ровность нанесенного покрытия.
2. Улучшение топографии: Открытая медная поверхность подвергается микротравлению для увеличения связи между платой и OSP. Этот процесс также уменьшает окисление. Для достижения достаточной толщины пленки скорость микротравления должна поддерживаться постоянной.
3. Кислотное ополаскивание: ПХД подвергается промывке кислотой в растворе серной кислоты.
4. Приложение OSP: На этом этапе процесса решение OSP применяется к печатной плате.
5. Деионизационная промывка: Раствор OSP наполнен ионами, чтобы их можно было легко удалить во время пайки. Это ополаскивание следует использовать до образования консервантов, чтобы избежать потускнения из-за присутствия других ионов в растворе OSP.
6. Сухой: После нанесения покрытия OSP печатная плата должна быть высушена.

OSP предлагает простой и доступный процесс, но также важно помнить, что он чрезвычайно чувствителен к обращению и может легко оставлять царапины, которые могут ухудшить его паяемость. Кроме того, его срок годности короче, чем у ENIG или HASL.

Обычные способы использования OSP включают:

• Устройства с мелким шагом: Это покрытие лучше всего подходит для устройств с мелким шагом из-за отсутствия копланарных контактных площадок или неровных поверхностей.
• Серверные платы: Область применения OSP варьируется от недорогих приложений до высокочастотных серверных плат. Такое широкое разнообразие в удобстве использования делает его пригодным для множества приложений. Его также часто используют для выборочной обработки.
• Технология поверхностного монтажа (SMT): OSP хорошо подходит для сборки SMT, когда вам нужно прикрепить компонент непосредственно к поверхности печатной платы.

3. ЭНИГ

Несмотря на более высокие цены на чистовую обработку поверхности ENIG, этот метод позволяет производить высококачественную продукцию. Как следует из названия, он состоит из двух слоев покрытия — никеля и золота. Никель защищает базовый слой меди и обеспечивает надежное крепление электрических компонентов, а золото служит для защиты никеля от коррозии.

ENIG можно использовать в ситуациях, когда требуются строгие допуски для элементов печатных плат, таких как металлизированные отверстия, поскольку HASL не так эффективен для этого. Как и OSP, он обеспечивает превосходную плоскостность и идеально подходит для мелкого шага. устройства.

Нанесение покрытия ENIG требует осаждения никеля на поверхность меди, катализируемой палладием. Стадия иммерсионного золота заставляет золото прилипать к никелю посредством молекулярного обмена. ENIG похож на OSP включает в себя микротравление и промывку между каждым этапом — процесс включает следующие этапы:

1. Очистка.
2. Микротравление.
3. Предварительное погружение.
4. Применение активатора.
5. После погружения.
6. Нанесение химического никеля.
7. Нанесение иммерсионного золота.

Стандартные области применения покрытия ENIG включают:

• Компоненты сложной поверхности: Из-за своей плоской поверхности этот тип отделки является предпочтительным выбором для сложных компонентов печатных плат, требующих гладких поверхностей, таких как массивы шариковых решеток (BGA) или квадратные плоские корпуса (QFP).
• Соединение проводов: Покрытия ENIG обеспечивают минимальное соединение алюминиевых проводов, хотя они несовместимы с золотом.
• Приложения с высокой надежностью: Вы часто встретите покрытие ENIG, используемое для печатных плат в таких отраслях, как аэрокосмическая, военная, медицинская и высокотехнологичная. Его качество делает его подходящим для приложений, где точность и долговечность имеют жизненно важное значение.

Свяжитесь с Millennium Circuits Limited для получения дополнительной информации о поверхностной обработке печатных плат

С таким большим выбором вариантов отделки поверхности может быть сложно определить, какая из них лучше всего подходит для желаемого применения. К счастью, Millennium Circuits Unlimited может помочь вам на протяжении всего процесса.

MCL — поставщик печатных плат, поставляющий потребителям по всему миру как малые, так и большие партии печатных плат. Как компания, занимающаяся производством печатных плат, сертифицированная по стандарту ISO-9001, мы обладаем многолетним опытом в области печатных плат. платы и все их тонкости. Поскольку печатные платы и аксессуары для печатных плат — это все, что мы делаем, у нас есть знания, чтобы помочь вам с любыми вопросами или проблемами, которые могут у вас возникнуть в отношении этой формы технологии.

Если вы хотите узнать больше об отделке поверхности печатных плат и изучить доступные варианты, свяжитесь с нами сегодня, заполнив форму или позвонив по телефону 717-558-5975.