Отделка поверхности печатной платы
| Отделка поверхности | Типичное значение | Поставщик |
| Добровольная пожарная служба | 0,3–0,55 мкм, 0,25–0,35 мкм | Энтоне |
| Сикоку Кемикал | ||
| СОГЛАШАТЬСЯ | Или: 0,03~0,12 мкм, Ni: 2,5~5 мкм | Техник АТО / Чуан Чжи |
| Селективный ENIG | Или: 0,03~0,12 мкм, Ni: 2,5~5 мкм | Техник АТО / Чуан Чжи |
| ЭНЕПИЧЕСКИЙ | Au: 0,05–0,125 мкм, Pd: 0,05–0,3 мкм | Чуан Чжи |
| В: 3~10 мкм | ||
| Твердое золото | Au: 0,127~1,5 мкм, Ni: мин 2,5 мкм | Плательщик/EEJA |
| Мягкое золото | Au: 0,127~0,5 мкм, Ni: мин 2,5 мкм | РЫБА |
| Погружной олово | Мин.: 1 мкм | Enthone / ATO tech |
| Иммерсионное серебро | 0,127~0,45 мкм | Макдермид |
| HASL без содержания свинца | 1~25 мкм | Nihon Superior |
Из-за того, что медь присутствует в воздухе в виде оксидов, она серьезно влияет на паяемость и электрические характеристики печатных плат. Поэтому необходимо проводить обработку поверхности печатных плат. Если поверхность печатных плат не обработана, легко могут возникнуть проблемы с пайкой, а в тяжелых случаях — невозможно будет припаять контактные площадки и компоненты. Обработка поверхности печатной платы — это процесс искусственного формирования поверхностного слоя на плате. Цель обработки поверхности печатной платы — обеспечить хорошую паяемость и электрические характеристики платы. Существует множество типов обработки поверхности печатных плат.
Выравнивание припоя горячим воздухом (HASL)
Это процесс нанесения расплавленного олово-свинцового припоя на поверхность печатной платы, её выравнивания (продувки) нагретым сжатым воздухом и образования защитного слоя, устойчивого к окислению меди и обеспечивающего хорошую паяемость. В ходе этого процесса необходимо контролировать следующие важные параметры: температуру пайки, температуру и давление горячего воздуха, время погружения, скорость подъема и т.д.
Преимущества HASL
1. Более длительный срок хранения.
2. Хорошее смачивание подушечки и равномерное распределение меди.
3. Широко используемый бессвинцовый тип (соответствует требованиям RoHS).
4. Зрелая технология, низкая стоимость.
5. Отлично подходит для визуального осмотра и электрических испытаний.
Недостатки HASL
1. Не подходит для проволочного соединения.
2. Из-за естественного мениска расплавленного припоя плоскостность получается низкой.
3. Не применимо к емкостным сенсорным переключателям.
4. Для особо тонких панелей HASL может быть непригоден. Высокая температура ванны может привести к деформации печатной платы.
2. Добровольная пожарная команда
OSP — это аббревиатура от Organic Solderability Preservative (органический консервант для паяемости), также известный как припой. Вкратце, OSP — это припой, который распыляется на поверхность медных контактных площадок для создания защитной пленки из органических химических веществ. Эта пленка должна обладать такими свойствами, как стойкость к окислению, термостойкость и влагостойкость, чтобы защитить медную поверхность от ржавления (окисления или вулканизации и т. д.) в обычных условиях. Однако при последующей высокотемпературной пайке эта защитная пленка должна легко и быстро удаляться флюсом, чтобы открытая чистая медная поверхность могла немедленно соединиться с расплавленным припоем, образуя прочное паяное соединение за очень короткое время. Другими словами, роль OSP заключается в том, чтобы действовать как барьер между медью и воздухом.
Преимущества OSP
1. Простой и доступный способ; финишная обработка поверхности осуществляется только методом распыления.
2. Поверхность контактной площадки для пайки очень гладкая, по ровности сравнима с ENIG.
3. Не содержит свинца (соответствует стандартам RoHS) и является экологически чистым.
4. Подлежит переработке.
Недостатки OSP
1. Плохая смачиваемость.
2. Прозрачность и тонкость пленки затрудняют оценку качества путем визуального осмотра и проведения онлайн-тестирования.
3. Короткий срок службы, высокие требования к хранению и обращению.
4. Плохая защита сквозных отверстий с покрытием.
Иммерсионное серебро
Серебро обладает стабильными химическими свойствами. Печатные платы, обработанные методом иммерсионного серебрения, сохраняют хорошие электрические характеристики даже при воздействии высоких температур, влажности и загрязнения окружающей среды, а также поддерживают хорошую паяемость, даже если теряют свой блеск. Иммерсионное серебрение — это реакция замещения, при которой слой чистого серебра наносится непосредственно на медь. Иногда иммерсионное серебрение сочетается с покрытиями OSP для предотвращения реакции серебра с сульфидами в окружающей среде.
Преимущества иммерсионного серебра
1. Высокая паяемость.
2. Хорошая плоскостность поверхности.
3. Низкая стоимость и отсутствие свинца (соответствует стандартам RoHS).
4. Применимо для соединения алюминиевых проводов.
Недостатки иммерсионного серебра
1. Высокие требования к хранению и высокая степень загрязнения.
2. Короткий период времени для сборки после извлечения из упаковки.
3. Проведение электрических испытаний затруднительно.
Погружной олово
Поскольку все припои основаны на олове, слой олова может соответствовать любому типу припоя. После добавления органических добавок в раствор для иммерсионной обработки оловом, структура слоя олова приобретает зернистую форму, что позволяет избежать проблем, вызванных образованием нитевидных кристаллов олова и миграцией олова, а также обеспечивает хорошую термическую стабильность и паяемость.
Процесс иммерсионного лужения позволяет образовывать плоские интерметаллические соединения меди и олова, что обеспечивает хорошую паяемость иммерсионного олова без проблем, связанных с плоскостностью или диффузией интерметаллических соединений.
Преимущества погружного олова
1. Применимо к горизонтальным производственным линиям.
2. Применимо для обработки тонкой проволоки и бессвинцовой пайки, особенно в процессе обжима.
3. Плоскостность очень хорошая, подходит для поверхностного монтажа.
Недостатки иммерсионного олова
1. Требует большого объема памяти, может привести к изменению цвета отпечатков пальцев.
2. Оловянные нитевидные кристаллы могут вызывать короткие замыкания и проблемы с паяными соединениями, что сокращает срок годности.
3. Проведение электрических испытаний затруднительно.
4. В этом процессе участвуют канцерогены.
СОГЛАШАТЬСЯ
ENIG (химическое никелирование с последующим золочением) — широко используемое финишное покрытие поверхности, состоящее из двух металлических слоев, где никель непосредственно осаждается на медь, а затем атомы золота осаждаются на медь посредством реакций замещения. Толщина внутреннего слоя никеля обычно составляет 3-6 мкм, а толщина внешнего слоя золота — 0,05-0,1 мкм. Никель образует барьерный слой между припоем и медью. Функция золота заключается в предотвращении окисления никеля во время хранения, тем самым продлевая срок годности, но процесс золочения также позволяет получить превосходную плоскостность поверхности.
Технологический процесс ENIG выглядит следующим образом: очистка --> травление --> катализатор --> химическое никелирование --> осаждение золота --> остатки после очистки
Преимущества ENIG
1. Подходит для пайки бессвинцовыми припоями (соответствует требованиям RoHS).
2. Превосходная гладкость поверхности.
3. Длительный срок хранения и прочное покрытие.
4. Подходит для сварки алюминиевых проводов.
Слабое место ENIG
1. Дороговато из-за использования золота.
2. Сложный процесс, трудно контролируемый.
3. Легко возникает эффект «черной полосы».
Электролитическое никель/золото (твердое золото/мягкое золото)
Электролитическое никель-золотое покрытие делится на «твердое золото» и «мягкое золото». Твердое золото имеет низкую чистоту и обычно используется для золотых контактов (краевых разъемов печатных плат), контактов печатных плат или других износостойких участков. Толщина золотого слоя может варьироваться в зависимости от требований. Мягкое золото имеет более высокую чистоту и обычно используется для проволочного соединения.
Преимущества электролитического никеля/золота
1. Более длительный срок хранения.
2. Подходит для контактных переключателей и проволочного соединения.
3. Твердое золото подходит для электростатического контроля.
4. Не содержит свинца (соответствует требованиям RoHS)
Недостатки электролитического никеля/золота
1. Самый дорогой вид отделки поверхности.
2. Для нанесения золотого покрытия на контакты требуются дополнительные проводящие проволоки.
3. Золотое покрытие плохо паяется. Из-за толщины золотого слоя более толстые слои сложнее паять.
ЭНЕПИЧЕСКИЙ
Химическое никелирование, химическое палладиевое иммерсионное золочение (ENEPIG) все чаще используется для финишной обработки поверхности печатных плат. По сравнению с ENIG, в ENEPIG между никелем и золотом добавляется дополнительный слой палладия для дополнительной защиты никелевого слоя от коррозии и предотвращения образования черных контактных площадок, которые легко образуются в процессе финишной обработки поверхности ENIG. Толщина осажденного никеля составляет около 3-6 мкм, толщина палладия — около 0,1-0,5 мкм, а толщина золота — 0,02-0,1 мкм. Хотя толщина золота меньше, чем в ENIG, ENEPIG дороже. Однако недавнее снижение стоимости палладия сделало цену ENEPIG более доступной.
Преимущества ENEPIG
1. Обладает всеми преимуществами ENIG, отсутствует эффект «черной подушки».
2. Лучше подходит для проволочного монтажа, чем ENIG.
3. Отсутствие риска коррозии.
4. Длительный срок хранения, не содержит свинца (соответствует требованиям RoHS)
Недостатки ENEPIG
1. Сложный процесс, трудно контролируемый.
2. Высокая стоимость.
3. Это относительно новый метод, еще не до конца разработанный.