Различные виды отделки поверхности: ENIG, HASL, OSP, твердое золото

Отделка поверхности печатной платы (ПП) означает тип покрытия или обработки, нанесенной на открытые медные дорожки и площадки на поверхности платы. Отделка поверхности служит нескольким целям, включая защиту открытой меди от окисления, улучшение паяемости и обеспечение плоской поверхности для крепления компонентов при сборке. Различные виды отделки поверхности отличаются по производительности, стоимости и совместимости с конкретными приложениями.

Золочение и иммерсионное золото - широко используемые процессы в современном производстве печатных плат. В связи с растущей интеграцией ИС и увеличением количества выводов вертикальный процесс напыления припоя не позволяет сгладить небольшие площадки, что создает проблемы для SMT-сборки. Кроме того, срок годности напыленных оловянных пластин невелик. Процессы золочения или иммерсионного золочения позволяют решить эти проблемы.

В технологии поверхностного монтажа, особенно для сверхмалых компонентов, таких как 0603 и 0402, плоскостность паяльных площадок напрямую влияет на качество печати паяльной пастой, что, в свою очередь, существенно влияет на качество последующей пайки оплавлением. Поэтому в процессах поверхностного монтажа с высокой плотностью и сверхмалыми размерами часто используется позолота на всю плату или погружное золото.

На этапе опытного производства из-за таких факторов, как закупка компонентов, платы часто не паяются сразу по прибытии. Вместо этого они могут ждать несколько недель или даже месяцев, прежде чем будут использованы. Срок хранения плат с золотым напылением и погружным золотом намного дольше, чем у плат с оловянным напылением. Следовательно, эти процессы являются предпочтительными. Стоимость печатных плат с золотым напылением и погружным золотом на этапе отбора образцов сопоставима со стоимостью плат из сплава свинца и олова.

1. Электролитическое никелевое иммерсионное золото (ENIG): Это распространенный метод обработки поверхности печатных плат. Он включает в себя нанесение слоя электролитического никеля в качестве промежуточного слоя на паяльные площадки, а затем слоя иммерсионного золота на никелевую поверхность. ENIG обладает такими преимуществами, как хорошая паяемость, плоскостность, коррозионная стойкость и благоприятные характеристики пайки. Характеристики золота также помогают предотвратить окисление, что повышает стабильность при длительном хранении.

2. Выравнивание горячим воздушным припоем (HASL): Это еще один распространенный метод обработки поверхности. В процессе HASL паяльные площадки погружаются в расплавленный оловянный сплав, а излишки припоя сдуваются горячим воздухом, оставляя после себя равномерный слой припоя. К преимуществам HASL относятся более низкая стоимость, простота изготовления и пайки, хотя точность и плоскостность поверхности может быть сравнительно ниже.

3. Гальваническое покрытие золотом: Этот метод предполагает нанесение слоя золота на паяльные площадки. Золото обладает превосходной электропроводностью и коррозионной стойкостью, что улучшает качество пайки. Однако гальваническое покрытие золотом обычно дороже других методов. Оно особенно часто применяется при изготовлении золотых пальцев.

4. Органические консерванты паяемости (OSP): OSP подразумевает нанесение органического защитного слоя на паяльные площадки для защиты их от окисления. OSP обеспечивает хорошую плоскостность, паяемость и подходит для легких приложений.

5. Иммерсионное олово: Подобно иммерсионному золоту, иммерсионное олово предполагает покрытие паяных площадок слоем олова. Иммерсионное олово обеспечивает хорошие характеристики пайки и является относительно экономичным по сравнению с другими методами. Однако оно может не превосходить золото в плане коррозионной стойкости и долговременной стабильности.

6. Никель/золотое покрытие: Этот метод похож на метод погружного золота, но после электролитического никелирования наносится слой меди с последующей обработкой металлизацией. Этот метод обеспечивает хорошую проводимость и коррозионную стойкость, подходит для высокопроизводительных приложений.

7. Серебряное покрытие: Серебрение предполагает покрытие паяных площадок слоем серебра. Серебро обладает отличной проводимостью, но может окисляться при контакте с воздухом, что обычно требует нанесения дополнительного защитного слоя.

8. Твердое золотое покрытие: Этот метод используется для разъемов или контактных площадок гнезд, требующих частой установки и снятия. Наносится более толстый слой золота для обеспечения износостойкости и коррозионной стойкости.

Различия между золотым покрытием и погружным золотом:

1. Кристаллическая структура, образующаяся при золочении и погружении в золото, отличается. Золотое покрытие имеет более тонкий слой золота по сравнению с иммерсионным золотом. Золотое покрытие имеет тенденцию быть более желтым, чем иммерсионное золото, что клиенты находят более удовлетворительным.

2. Погружное золото имеет лучшие характеристики пайки по сравнению с золотым покрытием, что уменьшает количество дефектов пайки и жалоб клиентов. Платы из иммерсионного золота обладают более контролируемым напряжением и лучше подходят для процессов склеивания. Однако из-за своей более мягкой природы иммерсионное золото менее прочно для золотых пальцев.

3. Погружное золото покрывает только никель-золото на паяльных площадках, не влияя на передачу сигнала в медных слоях, в то время как золочение может повлиять на передачу сигнала.

4. Твердое золотое покрытие имеет более плотную кристаллическую структуру по сравнению с иммерсионным золотом, что делает его менее восприимчивым к окислению. Погружное золото имеет более тонкий слой золота, что может позволить никелю диффундировать наружу.

5. Погружное золото с меньшей вероятностью вызовет короткое замыкание проводов в конструкциях с высокой плотностью монтажа по сравнению с позолотой.

6. Погружное золото имеет лучшую адгезию между паяльным резистом и медными слоями, что не влияет на расстояние между ними во время компенсационных процессов.

7. Погружное золото часто используется для плат с высоким спросом из-за лучшей плоскостности. Золочение обычно позволяет избежать такого явления после сборки, как черная площадка. Плоскостность и срок годности плат с иммерсионным золотом такие же хорошие, как и с золотым напылением.

Выбор подходящего метода обработки поверхности требует учета таких факторов, как электрические характеристики, коррозионная стойкость, стоимость и требования к применению. В зависимости от конкретных обстоятельств можно выбрать подходящий процесс обработки поверхности, чтобы удовлетворить проектные критерии.