Полное руководство по отделке поверхности печатных плат – Как выбрать наиболее подходящий

Отделка поверхности печатной платы. Одним из наиболее важных аспектов печатной платы (ПП) является отделка поверхности. Отделка, применяемая в печатной плате, определяет ее эффективность, а также долговечность. Но при наличии довольно многих вариантов, как выбрать идеальный? Читайте дальше, чтобы узнать.

1. Отделка поверхности печатной платы —Что такое отделка поверхности печатной платы?

Отделка поверхности печатной платы — это покрытие между голой печатной платой и компонентом. Печатные платы имеют медное покрытие, которое подвержено окислению и износу, если его не защитить. С этой целью становится необходимым применять отделку для двух важных целей:

• Для защиты медной поверхности и схемы

• Подготовить поверхность для пайки связанных компонентов во время сборки

Теперь давайте посмотрим на конкретные виды обработки поверхности и различия между ними.

2. Отделка поверхности печатной платы —7 типов отделки поверхности печатных плат и сравнение

Существует семь типов отделки поверхности печатных плат, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки:

• Выравнивание припоя горячим воздухом (HASL)

HASL — наиболее распространенная отделка поверхности. Он же и самый доступный. Процесс нанесения включает погружение печатной платы в раствор расплавленного припоя, а затем сдувание остатка с помощью ножа горячего воздуха. Разрешение расплавленным припоем изготавливается из сплавов свинца и олова.

Преимущества

Самым значительным преимуществом обработки поверхности HASL является ее экономичность. Среди других преимуществ:

• Это позволяет увеличить окно обработки.
• Это относится к широкому спектру печатных плат.
• Обеспечивает отличную способность к пайке.

Недостатки

Как уже упоминалось, эта обработка поверхности включает погружение платы в раствор расплавленного припоя, состоящего из свинца и олова. Это делает его непригодным для панелей, требующих соответствия RoHS. Этот недостаток связан с другими недостатками, в том числе:

• Существует разница в толщине между большими и маленькими подушечками.
• Не подходит для продуктов HDI
• Это приводит к перемычкам на тонких тонах
• Он не подходит для BGA и SMD-компонентов диаметром менее 20 мил.
• Бессвинцовый HASL

Бессвинцовый HASL является наиболее популярным покрытием поверхности, используемым сегодня на печатных платах. Он наносится путем погружения печатной платы в расплавленный свинцовый сплав, свинцовый сплав олова, свинцовый сплав олова или сплав олова, что обеспечивает покрытие всей поверхности. Затем используются воздушные ножи, чтобы сдуть остатки для равномерного покрытия.

Преимущества

Одним из наиболее значительных преимуществ бессвинцового HASL является то, что он подвергает печатную плату потенциальному расслаиванию, подвергая ее воздействию температур около 2650°C. Среди других преимуществ:

• Широкодоступно
• Это экологично
• Обеспечивает долговечность.
• Его можно переработать.
• Это доступно

Недостатки

• Может вызвать тепловой удар
• Это может привести к неровным поверхностям.
• Не подходит для тонкой подачи
• Это может соединить припои.
• Снижает ПТГ (заглушенные сквозные отверстия).
• Иммерсионное олово (ISN)

Иммерсионное олово является идеальной обработкой поверхности для изделий с мелким шагом, планарных, объединительных плат и прессовой посадки. ISN наносится путем инициирования химической реакции замещения медной поверхности печатной платы.

Отделка поверхности печатной платы — преимущества

Иммерсионное олово обладает целым рядом преимуществ, которые намного перевешивают его недостатки. К ним относятся:

• создает ровную поверхность, в отличие от бессвинцовой HASL
• Его можно переработать.
• Его можно заменить оплавленным припоем
• Очень надежен
• Он идеально подходит для широкого спектра печатных плат.

Недостатки

Олово и медь имеют сильное сродство друг к другу. Это означает, что диффузия одного из этих металлов в другой неизбежна. Результатом является более короткий срок хранения по сравнению с большинством других покрытий поверхности печатных плат. Это также может ограничить производительность печатной платы. Это его самый существенный недостаток. К другим недостаткам относятся:

• не подходит для ПТГ
• Можно переработать, но в ограниченных пределах из-за короткого срока годности.
• Это приводит к образованию оловянных усиков.
• Может повредить паяльную маску
• С этим сложно справиться, и это может привести к различным повреждениям.
• Это может быть вредно для здоровья обработчиков, так как содержит канцероген, известный как Торо.

Стоимость иммерсионного олова

• Иммерсионное серебро (IAG)

Immersion Silver стал широко популярен с тех пор, как были приняты директивы WEEE и RoHS. Он считается отличной альтернативой ENIG по нескольким причинам, главной из которых является то, что он идеально подходит для тонкого шага. Иммерсионное серебро в основном используется для соединения алюминиевых проводов, мембранных переключателей и защиты от электромагнитных помех.

Преимущества

Одним из основных преимуществ иммерсионного серебра является то, что оно содержит OSP, предотвращающий потускнение. Однако это также делает необходимым упаковывать печатную плату сразу после нанесения, поскольку OSP чувствителен к загрязнениям на плате. Преимущества иммерсионного серебра включают:
Он соответствует директивам и требованиям RoHS

• Подходит для мелкого шага
• Умеренный срок годности около 12 месяцев.
• Высокая стабильность по сравнению с другими покрытиями.
• Идеально подходит для планарных.
• Это доступно и экономично

Отделка поверхности печатной платы — недостатки

Как упоминалось ранее, присутствие OSP делает иммерсионное серебро восприимчивым к потускнению, что является его наиболее существенным недостатком. К другим недостаткам относятся:

• Это может привести к появлению серебристых усов.
• Он не подходит для взаимодействия совместимых контактов, так как имеет высокий коэффициент дроби.
• Некоторые из его систем не могут использовать микроотверстия с соотношением сторон 1:1.
• Химическое никелевое иммерсионное золото (ENIG)
  

Химическое погружение в никель быстро становится популярным в индустрии печатных плат, поскольку оно устраняет многие существенные недостатки, связанные с другими покрытиями поверхности. В ENIG процесс подачи заявок состоит из двух частей. Сначала наносится слой никеля, который служит как барьером для меди, так и подходящей поверхностью для пайки компонентов. Затем используется еще один слой золота для защиты слоя никеля на время хранения платы.

Отделка поверхности печатной платы — преимущества

Наиболее значительным преимуществом ENIG является то, что он идеально подходит для нового поколения сложных поверхностных компонентов, включая флип-чипы и BGA; другие отделки поверхности имеют недостатки, которые ограничивают их применение в этих новых плитах. Среди других преимуществ:

• Идеально подходит для плоских поверхностей, так как слои никеля и золота максимально тонкие и ровные.
• Не содержит свинец
• Идеально подходит для PTH
• Длительный срок годности.

Недостатки

хотяХотяХотяХотя ENIG имеет длительный срок хранения, он также был связан с «синдромом черной подушечки», распространенной проблемой, которая приводит к накоплению фосфора между слоями никеля и золота, что приводит к поломкам и неисправным соединениям платы. Единственным другим серьезным недостатком является то, что он не идеален для переделки.

• Никель-палладий (ENEPIG)

Никель-палладиевая обработка поверхности печатных плат (ENEPIG) является усовершенствованием ENIG. В ENIG было показано, что иммерсионное золото разрушает слой никеля. ENEPIG вводит слой металлического палладия между слоями золота и никеля.

Преимущества

ENEPIG называют «универсальной отделкой», потому что она применяется ко многим современным высокотехнологичным доскам с несколькими пакетами поверхностей. Он имеет ряд преимуществ, в том числе:

• Это делает поверхность плоской.
• Простота обработки
• Не оказывает токсического действия на кожу.
• Не содержит свинец.
• Идеально подходит для нескольких циклов перекомпоновки.
• Он хорошо совместим с припоями Sn-Ag-Cu.
• Он имеет длительный срок хранения.

Недостатки

• Это часто приводит к появлению черной подушечки.
• Снижает надежность паяного соединения.
• Слой палладия слишком толстый, чтобы поддерживать характеристики припоя.
• Требуется больше времени для смачивания по сравнению с другими покрытиями.
• На него влияют условия покрытия.
• Это дорого по сравнению с большинством других отделок поверхности.
  OSP (органический консервант для пайки)

OSP — это органическое покрытие на водной основе. Он избирательно связывается с медью, а также делает печатную плату пригодной для пайки.

Отделка поверхности печатной платы — преимущества

Поверхностная отделка OSP отличается своей экологичностью, так как производится на органической основе и на водной основе. Кроме того, его легко наносить, и этот процесс относительно короткий и простой по сравнению с другими поверхностными покрытиями. Его преимущества включают в себя:

• Создает ровную копланарную поверхность.
• Требует минимального обслуживания оборудования.
• Не содержит свинец
• Это ремонтопригодно

Недостатки

OSP имеет органическую основу на водной основе, что делает его очень чувствительным к повреждениям при обращении. Это связано с несколькими другими недостатками:

• У него короткий срок годности

• Это ужасно для ПТГ

Отделка поверхности печатной платы:как выбрать отделку поверхности печатной платы

Различия в этих типах отделки поверхности печатных плат делают их подходящими и непригодными для конкретных целей. С этой целью любой, кто хочет применить идеальную отделку поверхности, должен учитывать несколько факторов:

• Отделка поверхности печатной платы — ровность площадки

Как упоминалось отдельно, некоторые виды отделки поверхности приводят к неровностям поверхности, что может ухудшить рабочие характеристики, способность к пайке и другие факторы. Если плоскостность является важным фактором, рассмотрите возможность отделки поверхности тонкими ровными слоями. Подходящие варианты в этом случае включают ENIG, ENEPIG и OSP.

• Паяемость и смачиваемость

Способность к пайке всегда является решающим фактором при работе с печатными платами. Было показано, что определенные покрытия поверхности, такие как OSP и ENEPIG, затрудняют пайку, в то время как другие, такие как HASL, идеально подходят для этого.

• Соединение золотых или алюминиевых проводов

Если для вашей печатной платы требуется соединение золотыми или алюминиевыми проводами, ваши варианты могут быть ограничены ENIG и ENEPIG.

• Условия хранения

Как уже упоминалось, некоторые покрытия поверхности, такие как OSP, делают печатные платы хрупкими при обращении, в то время как другие повышают долговечность. Это следует учитывать заранее, принимая во внимание требования к хранению и обращению. Только в том случае, если могут быть соблюдены требования к безопасному хранению и обращению, следует применять отделку поверхности, которая делает печатные платы хрупкими.

• Циклы пайки

Сколько раз будет перепаиваться и переделываться печатная плата? Как показано, многие виды отделки поверхности идеально подходят для доработки. Однако другие, такие как иммерсионное олово, не идеальны для доработки.

• Отделка поверхности печатной платы — соответствие RoHS

Соответствие RoHS имеет решающее значение при выборе отделки поверхности. Обычно все отделки поверхности, в которых используется свинец, не соответствуют требованиям RoHS, и их следует избегать.

Заключение

Как уже говорилось, каждый тип отделки поверхности имеет уникальные элементы, которые отличают его от остальных. Эти элементы делают эти покрытия как подходящими, так и непригодными для конкретных приложений, и идеальный вариант в конечном итоге зависит от состава печатной платы.

В WellPCB мы имеем большой опыт работы с печатными платами и отделкой поверхности. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о различных типах поверхностей печатных плат и многом другом! Мы будем рады помочь вам подобрать идеальную поверхность для вашей печатной платы.