Печатная плата служит основой для большинства электронных устройств, которые мы используем в нашей все более цифровой среде. Покрытие поверхности печатной платы — относительно легко упустить из виду в процессе производства, но оно может повлиять на надежность, функциональность и срок службы конечного продукта. Для печатных плат могут использоваться различные типы покрытия поверхности. Учитывая широкий спектр доступных вариантов покрытия, крайне важно понимать их различные роли и ограничения. В этой статье мы рассмотрим 5 типов покрытия поверхности печатных плат, подробно опишем их отличительные характеристики и различия, а также дадим советы по выбору идеального варианта.
Зачем печатным платам нужна финишная обработка поверхности?
Покрытие печатной платы представляет собой покрытие на медной поверхности открытых и паяемых участков платы. Это защитное покрытие, и срок службы печатной платы может быть увеличен. В то же время оно обеспечивает ровную поверхность для легкой пайки электронных компонентов на плату. Это имеет решающее значение для успешной сборки печатной платы.
Электрические характеристики и функциональность платы связаны с отделкой поверхности печатной платы. Повышенное сопротивление, снижение электрических характеристик и даже отказ могут быть вызваны окислением меди. Кроме того, в некоторых суровых условиях, таких как высокая влажность, экстремальные температуры и химическое воздействие, отделка поверхности печатной платы действует как защитный слой, гарантируя, что печатная плата будет работать должным образом в течение всего срока службы. Окисление меди может вызвать проблемы с целостностью сигнала, особенно в некоторых высокочастотных и высокоскоростных печатных платах.
5 лучших типов отделки поверхности печатных плат, которые вам следует знать
Теперь мы понимаем функцию и значение отделки поверхности печатных плат, которые повышают общую надежность и долговечность печатной платы. Затем мы подробно рассмотрим 5 лучших отделок поверхности печатных плат и объясним их характеристики.
1. Выравнивание припоем горячим воздухом (HASL)
HASL — один из самых популярных и традиционных типов финишного покрытия. Процесс заключается в погружении пустой печатной платы в расплавленный припой, который покроет медь. Излишки припоя затем удаляются с помощью ножа с горячим воздухом, а поверхность платы выравнивается. Поверхность не идеально ровная и поэтому не подходит для небольших компонентов, использующих технологию поверхностного монтажа. Припой обычно представляет собой сплав олова и свинца в соотношении 63% олова и 37% свинца.
Большинство линий HASL спроектированы вертикально, чтобы печатная плата могла быть полностью погружена в ванну с припоем. Горизонтальные линии также доступны, распределение припоя не будет зависеть от силы тяжести, а толщина будет более равномерной.
Преимущества HASL: доступная цена, используется в массовом производстве, легко поддается доработке, подходит для компонентов, устанавливаемых в отверстия.
Недостатки HASL : содержит свинец (не соответствует стандартам RoHS), неровная поверхность для пайки, не подходит для мелких электронных компонентов.
LHASL без чтения
HASL содержит свинец, токсичное вещество, которое вредно как для людей, так и для окружающей среды. RoHS имеет строгие ограничения на электронные продукты, содержащие свинец, что еще больше способствовало широкому использованию бессвинцовых технологий HASL. Эти две технологии одинаковы, единственное отличие в том, что бессвинцовый припой HASL не содержит свинца.
2. Химическое никелевое иммерсионное золото (ЭНИГ)
ENIG — это двухслойное металлическое покрытие. Первый слой — химическое никелирование меди, а второй слой — иммерсионное золото для защиты никеля во время хранения и продления срока годности.
Толщина покрытия влияет на производительность и надежность печатной платы. Толщина слоя золота может влиять на паяемость и соединение выводов. Толщина слоя никеля играет важную роль в предотвращении диффузии слоя золота в медь.
Никель хорошо противостоит окислению при высоких температурах, поэтому при высокотемпературной пайке сохраняется хорошее электрическое соединение между компонентом и печатной платой.
Что Черная панель в ЭНИГ?
Черные площадки — это дефект в отделке поверхности ENIG, который возникает из-за слишком сильной коррозии слоя никеля во время процедуры золочения. Корродированные никелевые поверхности могут помешать образованию паяных соединений, что может привести к проблемам с отказом паяных соединений, что является критической проблемой для надежности печатной платы.
Эти покрытия поверхности печатных плат не подлежат повторной обработке, поэтому мы предпочитаем избегать этих проблем. Точный контроль температуры, pH и химии ванны никеля может тем самым поддерживать стабильность слоя никеля и снижать риск коррозии.
Преимущества ENIG : Отличная коррозионная стойкость, подходит для компонентов поверхностного монтажа с малым шагом выводов, выдающаяся электропроводность, высокая тепловая эффективность, исключительная паяемость.
Недостатки ENIG : высокая стоимость, возможность дефектов в виде черных контактных площадок, ограниченные возможности повторной обработки.
ENEPIG Отделка
ENEPIG — это палладиевое покрытие, добавляемое между слоями никеля и золота для их разделения и предотвращения контакта. Это эффективно решает проблему окисления слоя никеля и предотвращает появление дефекта черных контактных площадок.
3. Органический консервант для улучшения паяемости (ОСП)
OSP — это органическое покрытие поверхности, в котором органические материалы реагируют с открытой медной поверхностью, образуя защитный слой, предотвращающий окисление меди. В ходе последующего процесса пайки органическая защитная пленка может быть быстро удалена флюсом, а затем медь и расплавленный припой могут образовать прочное паяное соединение за короткий промежуток времени. Платы, покрытые OSP, обладают хорошей смачиваемостью и более выгодны с точки зрения смачивания и плавления припоя, поскольку металл в припое легче соединяется с печатной платой или электронным узлом. Благодаря своей доступности и экологичности он становится все более популярным.
Преимущества OSP: низкая стоимость, хорошая паяемость, экологичность, высокая смачиваемость, простота производства, простота ремонта.
Недостатки OSP: непригодны для печатных плат с PTH-панелями, легко повреждаются (тонкая защитная пленка), не подходят для суровых условий окружающей среды.
4. Погружная банка
Иммерсионное олово — это процесс химического покрытия, при котором олово наносится на открытую медь печатной платы. Обычно мы видим белый слой олова в качестве защиты для меди. Поверхность ровная и гладкая и идеально подходит для мелкошаговых компонентов поверхностного монтажа. Но два металла имеют сильное сродство друг к другу и прижимаются друг к другу. Это может привести к образованию линий олова, которые могут вызывать короткое замыкание, отрицательно влиять на паяные соединения и ухудшать производительность печатной платы.
Преимущества иммерсионного припоя: экономичность, хорошая паяемость, идеально подходит для компонентов с малым шагом выводов.
Недостатки иммерсионного лужения: образование оловянных нитевидных кристаллов, сложность переработки, легкое повреждение иммерсионного покрытия.
5. Иммерсионное серебро
Процесс нанесения слоя серебра на голую медную поверхность — это процесс погружения серебра, при котором медь и серебро взаимозаменяются в спонтанной реакции. В процессе пропитки серебром используются некоторые органические вещества, чтобы избежать растворения и восстановления серебра. Иммерсионное покрытие серебра для хороших электрических свойств и хорошей паяемости в условиях высоких температур и влажности. Электропроводность иммерсионного серебра лучше, чем у OSP. По сравнению с ENIG, серебро имеет меньшую прочность, чем золото, при использовании в качестве контактной поверхности.
Преимущества иммерсионного серебрения: превосходная плоскостность, подходит для мелких деталей, возможность повторной обработки.
Недостатки иммерсионного серебрения: требуется бережное хранение, чувствителен к соединениям хлора и серы.
Сравнение 5 видов отделки поверхности
Из приведенной выше сравнительной таблицы мы знаем, что при выборе отделки поверхности печатной платы необходимо учитывать множество факторов. К ним относятся требования к производительности продукта, бюджет, правила и технология сборки.
В большинстве аспектов ENIG работает очень хорошо, но его стоимость относительно высока. Когда стоимость не является основным ограничением, а требования к производительности продукта чрезвычайно высоки, он, скорее всего, станет первым выбором. OSP был показан как экономичное решение, но его следует рассматривать с точки зрения ограничений по тепловым характеристикам, электрическим характеристикам и сроку хранения. Кроме того, среда хранения и метод упаковки также будут влиять на реальный срок хранения конечного продукта.
Как выбрать идеальную отделку поверхности?
Ниже мы дадим несколько советов по выбору покрытия после обзора и сравнения пяти упомянутых выше покрытий поверхности печатных плат.
Стоимость соображений
Выбор поверхностной отделки требует сочетания многих факторов. Она должна соответствовать бюджету всего проекта. Однако, если у вас более высокий бюджет, ENIG может быть хорошим выбором, и он увеличит надежность и производительность печатной платы. Если бюджет ограничен, другой вариант может быть альтернативой без ущерба для требований производительности.
Долговечность и надежность
Он защищает медь от окисления и действует как плоская поверхность для компонентов, которые легче собирать. Для ожидаемой производительности и срока службы печатной платы нам необходимо выбрать подходящие покрытия поверхности печатной платы, чтобы гарантировать ее функционирование. Конечно, ENIG более долговечен и надежен.
Факторы окружающей среды
Другим важным компонентом в определении производительности печатной платы является рабочая среда. Теперь мы должны учитывать такие факторы, как температура, влажность и наличие химического воздействия. В суровых условиях отделка поверхности печатной платы должна учитывать фактические требования к производительности и влияние окружающей среды при выборе отделки для повышения надежности и долговечности.
Требования к соблюдению
Существует три регламента, касающихся качества и безопасности электронных изделий: RoHS , REACH и стандарты IPC. Производители должны убедиться, что их продукция соответствует этим правилам. RoHS строго ограничивает использование опасных материалов, таких как свинец. Поэтому необходимо убедиться, что продукция HASL не соответствует этому стандарту.
Последние мысли
Правильный выбор отделки поверхности печатной платы является одним из самых важных решений при выборе печатной платы. Однако, как только вы сравните пять типов отделки поверхности, вы лучше поймете, какую отделку поверхности вы выберете, чтобы повысить надежность продукта и соответствовать требованиям проекта. Дальнейшее развитие технологий приведет к тому, что отделка поверхности печатной платы будет играть все более важную роль, так что электронные продукты в нашей жизни будут развиваться в надежные, эффективные и высококачественные электронные продукты.
