Выбор подходящего покрытия для вашей печатной платы
От смартфонов до медицинских приборов и промышленного оборудования, печатные платы (PCB) являются ключевыми компонентами практически всей современной электроники. Основные категории поверхностного покрытия печатных плат. Поверхностное покрытие печатной платы так же важно, как и конструкция платы и ее компоненты. Поверхностное покрытие защищает открытые медные контакты на плате, а также обеспечивает надлежащую паяемость компонентов. Обработка поверхности печатных плат Howard — ваш гид по финишной обработке поверхности печатных плат. Новые, более современные, чем традиционные методы финишной обработки, они отличаются от технологий, используемых при подготовке поверхности, и содержат наиболее подходящее покрытие для каждой печатной платы.
В этом руководстве будет рассмотрено следующее: типы печатных плат Виды отделки поверхностей, их применение и факторы, которые необходимо учитывать при выборе подходящего варианта.
Что такое финишная обработка поверхности печатной платы?
Покрытие поверхности печатной платы представляет собой слой, наносимый на открытые медные контактные площадки после нанесения паяльной маски. Медь обладает наилучшей проводимостью, что делает её незаменимым компонентом. элемент для печатной платы Медь плохо поддается обработке, но при контакте с воздухом происходит окисление. При окислении сопротивление увеличивается, а паяемость снижается. Поверхностная обработка обеспечивает защиту от окисления, одновременно создавая поверхность, пригодную для пайки компонента.
Выбор типа поверхностного покрытия повлияет на срок хранения, термостойкость, цену и совместимость с бессвинцовыми припоями, а также на другие факторы. Ниже приведено объяснение распространенных типов поверхностного покрытия.
Типичные виды обработки поверхности печатных плат
HASL (выравнивание припоя горячим воздухом)
Одним из наиболее распространенных и экономически эффективных способов обработки поверхности печатных плат является выравнивание припоя горячим воздухом. Для этого печатную плату погружают в ванну с расплавленным припоем и удаляют излишки горячим воздухом, получая тонкий, равномерный слой припоя.
Плюсы:
Доступен по цене как для мелкосерийного, так и для крупносерийного производства.
Хорошо лужит, образуя прочную, пригодную для пайки поверхность.
Простейший и доступный повсюду способ.
Минусы:
Компоненты с малым шагом выводов, такие как BGA (Ball Grid Arrays), могут испытывать трудности на неровных поверхностях.
Не подходит для печатных плат высокой плотности и крошечных контактных площадок.
HASL содержит свинец или, если используется бессвинцовая версия (HASL-LF).
Идеально подходит для:
Печатная плата с крупными компонентами и более мягкие допуски для общего назначения.
ENIG (химическое никелирование с последующим золочением)
ENIG (химическое никелирование с последующим иммерсионным золочением) чаще всего используется в высокопроизводительных и надежных приложениях. В результате получается слой химического никеля с последующим нанесением иммерсионного золота.
Плюсы:
Для компонентов с малым шагом выводов это обеспечивает невероятно ровную поверхность.
Высокая устойчивость к окислению обеспечивает длительный срок хранения.
При бессвинцовой пайке многое зависит от...
Обладает высокой проводимостью.
Минусы:
Более высокая стоимость по сравнению с HASL.
Низкое воздействие на окружающую среду — в химическом процессе могут использоваться опасные материалы.
Идеально подходит для:
Вне зависимости от требований к печатным платам высокой плотности, компонентам с малым шагом выводов и высоконадежным приложениям — будь то аэрокосмическая, автомобильная или медицинская промышленность.
OSP (органические консерванты для обеспечения паяемости)
OSP — это органическое покрытие на водной основе, создающее тонкий защитный слой на медных контактных площадках. Именно этот вариант является экологически чистой альтернативой, широко используемой в бессвинцовых покрытиях.
Плюсы:
Хорошая цена по сравнению с другими видами отделки, например, ENIG.
Как правило, образует ровную поверхность для большинства компонентов.
Не содержит свинца, соответствует требованиям RoHS.
Минусы:
Повышенная чувствительность к обращению и более короткий срок годности.
Температурные ограничения; несколько циклов оплавления могут ухудшить качество поверхности.
Не подходит для эксплуатации в суровых условиях или в системах с высокой надежностью.
Идеально подходит для:
Массово выпускаемая бытовая электроника с коротким сроком службы, такая как смартфоны и калькуляторы.
Иммерсионное серебро
Иммерсионное серебрение: тонкий сплошной слой серебра наносится химическим методом на медь. Материал, обладающий сверхпроводящими свойствами, обеспечивает высокую электропроводность.
Плюсы:
Он обладает высокой проводимостью, что делает его идеальным для радиочастотных схем.
Поверхность достаточно ровная для размещения компонентов с малым шагом выводов.
Не содержит свинца и соответствует требованиям RoHS.
Минусы:
Может легко потускнеть, если его неправильно хранить или за ним неправильно ухаживать.
Недолго сохраняется в теплых и влажных условиях.
Идеально подходит для:
Вкратце, отлично подходит для: радиочастотных/микроволновых приложений, высокоскоростных цифровых печатных плат и электроники с коротким сроком службы.
Погружной олово
Оловоплавление методом погружения — это химический процесс, при котором на поверхность меди наносится тонкий слой олова. Это обеспечивает бессвинцовое покрытие и хорошую паяемость.
Плюсы:
• Хорошая поверхность для компонентов с малым шагом выводов.
Недорогие и легкодоступные.
Совместим с бессвинцовой пайкой.
Минусы:
В условиях высоких нагрузок образование оловянных нитевидных кристаллов может представлять потенциальную проблему для надежности.
Они имеют более короткий срок хранения; подвержены окислению и со временем тускнеют.
Не подходит для многократного цикла нагрева-охлаждения.
Идеально подходит для:
Средние требования к паяльной маске на печатных платах общего назначения.
Твердое золото (электролитическое золото)
Твердое золото (электролитическое золото) – этот вид золота представляет собой очень толстый слой золота поверх никелевого покрытия. Он характеризуется высокой прочностью и отличной проводимостью.
Плюсы:
Очень твердый и устойчивый к износу и коррозии.
Отлично подходит для краевых соединителей и точек механического контакта.
Превосходные электрические характеристики.
Минусы:
Содержание золота в таком растворе значительно возрастает, поэтому требуется его очистка.
Не так хорошо паяется, как ENIG или HASL.
Идеально подходит для:
Высокая износостойкость для печатных плат, требующих краевых разъемов, переключателей или других контактных поверхностей.
Выбор подходящего покрытия поверхности печатной платы
Какое покрытие лучше всего подходит для вашей печатной платы? Вот несколько моментов, которые помогут вам определиться:
Тип и плотность компонентов
Для компонентов с высокой плотностью размещения и контактных площадок с малым шагом выводов, таких как BGA и QFN, идеально подходят плоские и гладкие покрытия, такие как ENIG или иммерсионное серебро.
HASL или иммерсионное олово подходят для плат с компонентами, выводящимися через отверстия, или более крупными устройствами поверхностного монтажа.
Требования к бессвинцовой энергетике
В многих отраслях промышленности (например, в связи с запретом использования свинца в электронике) директива RoHS (Restriction of Hazardous Substances – ограничение использования опасных веществ) стала нормой. Если вы работаете в этих секторах, просто убедитесь, что ваша отделка поверхности соответствует требованиям RoHS.
К бессвинцовым покрытиям для печатных плат относятся ENIG, иммерсионное серебро, OSP и бессвинцовое HASL.
Условия окружающей среды
Для печатных плат, работающих во влажных или агрессивных средах, следует выбирать покрытия с лучшей коррозионной стойкостью (например, ENIG или твердое золото).
В подобных ситуациях не следует использовать такие покрытия, как иммерсионное олово или серебро, если не обеспечены надлежащие условия хранения.
Бюджет
Если вы хотите сэкономить, то HASL или OSP обычно являются самыми дешевыми вариантами для проекта.
Если вы рассматриваете эти дорогостоящие/высокоэффективные покрытия, вы можете сэкономить средства за счет повышения качества и сокращения объема доработок благодаря таким высокоэффективным покрытиям, как ENIG (бесконтактное никелирование с иммерсионным золочением) или твердое золочение.
Термостойкость
Для печатных плат, которые будут подвергаться многократным циклам оплавления припоя во время сборки, используйте термостойкое покрытие (например, ENIG или HASL).
Повторный нагрев может привести к постепенному ухудшению качества отделочных материалов OSP.
Срок годности
Если ваши печатные платы требуют длительного хранения, выбирайте покрытия с длительным сроком хранения, такие как ENIG или HASL.
Варианты длительного хранения, такие как OSP и иммерсионная оловянная посуда, менее подходят из-за их подверженности окислению.
Электрические характеристики
Для применений, требующих низкого контактного сопротивления покрытий, таких как радиочастотные и высокоскоростные цифровые схемы, предпочтительны покрытия типа «иммерсионное серебро» или ENIG.
Заключительные мысли
Выбор подходящей отделки поверхности для вашего Решение о выборе печатной платы — это основополагающий шаг, влияющий на всё. От технологичности производства до долгосрочной надежности. Зная преимущества и недостатки обоих вариантов, а также требования к вашему конкретному применению, вы сможете принять наиболее обоснованное решение, гарантирующее, что ваша печатная плата будет работать на самом высоком уровне.
Не уверены, какой из этих вариантов отделки поверхности подойдет для вашего следующего проекта? Проконсультируйтесь с надежным специалистом. производитель печатных плат или инженер-конструктор О ваших потребностях и о решении, которое наилучшим образом подойдет для вашего продукта.
