Ведущий российский OEM производитель печатных плат
+7 (383) 209-02-84
многоканальный номер

Виды финишных покрытий печатных плат

5 ноября
Здравствуйте, уважаемые клиенты, в данной статье мы рассмотрим наиболее распространённые финишные покрытия печатных плат и выявим их наиболее сильные и слабые стороны.

Каждый, кто работает в сфере микроэлектроники знает, что основным проводящим материалом печатной платы является медь. Изначально все контактные площадки после изготовления платы не имеют финишного покрытия, если оставить их незащищенными, они окислятся и плата станет непригодной. Финишное покрытие является связующим звеном между компонентом и платой. Покрытие имеет две важные функции: защита открытой медной схемы и обеспечение паяемости при сборке.

Горячее лужение HASL когда-то был стабильным и результативным методом. Тем не менее, сложность плат и плотность расположения компонентов усложняет процесс пайки, так-как плотно расположенные контактные площадки «перетягивают» припой друг у друга. Выводы современных компонентов стали тоньше, поэтому появилась необходимость уменьшать саму толщину финишного покрытия. HASL создает определенные ограничение для производителей плат. Существует альтернатива HASL -  электролитические и иммерсионные процессы. Далее мы рассмотрим некоторые наиболее распространенные покрытия, используемые в производстве печатных плат, с их ключевыми достоинствами и недостатками.

HASL\Безсвинцовый HASL

HASL наиболее часто используемый метод в производстве печатных плат. Процесс заключается в погружении платы в емкость с расплавом олова и свинца с последующим удалением излишков пасты при помощи «воздушных ножей», которые обдувают горячим воздухом поверхность платы. Одно из очевидных преимуществ технологии HASL заключается в том, что плата подвергается температурному воздействию в 265°C, которое выявит такую проблему как расслоение, до того, как компоненты будут напаяны на плату. Однако, медь и олово обладают химическим сродством, неизбежно произойдет диффузия одного металла в другой, что непосредственно отразится на сроке хранения и общей производственной пригодности покрытии. Так же существует такой дефект как «оловянные усы», о котором можно подробно прочитать в специальной литературе.

Преимущества:

• низкая стоимость

• простота технологии

• ремонтопригодность

• долгий срок службы

Недостатки:

• неровная поверхность

• ограничение по расстоянию между контактными площадками

• содержит свинец

• Перегрев платы

• Возможны перемычки припоя

• низкое качество металлизированных отверстий

Иммерсионное олово

Согласно IPC, это металлическое покрытие, получаемое в результате реакции химического замещения, происходящего при нанесении непосредственно на основной металл на плате(медь) олова. Иммерсионное олово защищает медь от окисления в течение установленного срока годности.

Преимущества:

• Плоская поверхность

• возможность применять бессвинцовую технологию

ремонтопригодность платы в сборке

Недостатки:

• легко повредить при ручном монтаже

• в производстве используются канцерогены

• открытое олово на после сборки подвержено коррозии

• «Оловянные усы»

• не адаптирована к многократному перепаю

• трудно контролировать толщину при производстве

OSP/Entek

OSP или антикоррозийное покрытие предохраняет медное покрытие от окисления нанесением тонкого защитного полимерного слоя на открытую медь. Используется органическое соединение на водной основе, которое селективно связывается с медью и обеспечивает органо-металлический слой, который защищает медь перед пайкой. Этот метод также экологичен, по сравнению с другими бессвинцовыми покрытиями, которым характерна токсичность и энергозатратность.

Преимущества:

• Плоская поверхность

• бессвинцовая технология

• простота процесса

• ремонтопригодность

• экономичность

Недостатки:

• невозможно замерить толщину

• низкое качество металлизированных отверстий

• короткий срок службы

• могут возникать проблемы с электроконтролем

• после напая остаётся открытая медь

• чувствительность к внешним воздействиям

Электролитический никель/иммерсионное золото (ENIG)

ENIG – это двухслойное металлическое покрытие в 2-8 микродюймов Au и порядка 120–240 микродюймов Ni. Никель – покрытие, на которое паяются компоненты, золото защищает никель во время хранения, а также обеспечивает низкое контактное сопротивление. ENIG на сегодняшний день, пожалуй, наиболее часто используемое покрытие в производстве плат из-за повсеместного введения стандартов RoHs.

Преимущества:

• Плоская поверхность

• бессвинцовая технология

• высокое качество металлизированных отверстий

• Длительный срок службы

Недостатки:

• Стоимость

• не ремонтопригодность

• Потери радиочастотного сигнала

• сложный техпроцесс

Золото / Hard Gold

Электролитическое золото наносится на промежуточный слой никеля. Золото отличается высокой прочностью, и чаще всего используется в местах с частым механическим воздействием.

В отличие ENIG, толщина золота может варьироваться в зависимости от продолжительности цикла нанесения покрытия, хотя типичные минимальные значения для Au 30 микродюймов и порядка 100 микродюймов для Ni для приборов класса 1 и класса 2, но 50 микродюймов Au и около 100 микродюймов Ni для класса 3 по IPC. Золото обычно не наносится на область пайки ввиду его высокой стоимости и относительно плохой паяемости. Максимальная толщина, которую IPC считает возможной для пайки 17.8 микродюймов, поэтому если этот тип золота используется на поверхностях, подлежащих пайке, рекомендуемая номинальная толщина должна быть примерно 5-10 микродюймов.

Преимущества:

• жесткая, прочная поверхность

• бессвинцовая технология

• долгий срок службы

Недостатки:

• очень дорогая технология

• трудоемкая технология

• демаркация слоёв

Заключение

Важно выбрать подходящее покрытие для вашего проекта, рассматривая различные варианты, так как производство может повлечь за собой дополнительные материалозатраты. Например, если вас интересует низкая цена, хороший вариант - HASL, но он не подходит для продуктов, соответствующих RoHS стандартам. Если ваш продукт требует соответствия RoHS, рассмотрите безсвинцовый HASL, но он подойдет только если нет компонентов с особо тонкими и плотно расположенными контактами, так как безсвинцовый HASL не может быть нанесен безупречно тонко. Если ваш проект должен соответствовать RoHS и использовать компоненты с плотным расположение контактов, вам следует выбрать тонкое, безсвинцовое покрытие, такое как иммерсионное серебро ENIG. Имейте в виду, что это приведет к использованию более дорогой высокотемпературной обработки. Не уверены в том, что вам нужно? Проконсультируйтесь с изготовителем печатных плат до принятия решения. Это гарантирует, что выбор покрытия и материала не отразится качестве изделия, бюджете проекта и конечный продукт будет соответствовать вашим ожиданиям.