С непрерывным развитием науки и техники контроль качества внутренней печатной платы становится все более строгим, а разработка и модернизация технологии обработки поверхности печатных плат становятся все более и более актуальными. Редактор познакомит вас с распространенной на рынке технологией обработки поверхности печатных плат.
Зачем нужна обработка поверхности?
Поскольку медный слой на печатной плате легко окисляется, образующийся слой оксида меди серьезно снизит качество сварки, тем самым снижая надежность и эффективность конечного продукта. Чтобы избежать этой ситуации, печатную плату необходимо обработать поверхностью. Некоторые материалы будут говорить о формировании поверхности, и завод по производству плат будет проводить различие в этом процессе. Считается, что самый внешний слой печатной платы и на меди играет роль медного «покрытия».
Что такое технология обработки поверхности?
Технология обработки поверхности печатных плат относится к методу искусственного формирования поверхностного слоя с различными механическими, физическими и химическими свойствами из подложки на компонентах печатной платы и точках электрического соединения.
Историческая эволюция общих методов обработки поверхности
Процесс обработки поверхности будет использовать флюс для пайки компонентов на медной поверхности с самого начала. Когда продукт должен быть в больших количествах, будет использоваться гальваническое олово-свинец. Когда печатная плата покрыта паяльной маской, начинает появляться выравнивание пайки горячим воздухом (HASL). По мере увеличения плотности разводки продукта появляется органическая защитная пленка для пайки (OSP). Из-за необходимости чистых операций сборки широко используется процесс ENIG. Позже появились экологически чистые требования к отсутствию свинца, и начали появляться химическое иммерсионное серебро, химическое иммерсионное олово, химический никель-палладий-золото, химический никель-серебро (ENIAg) и т. д.
Существует два основных типа процессов обработки поверхности: металлические и органические.
-
HASL, ENIG / ENEPIG, иммерсионное золото и иммерсионное олово — все это формование металлических поверхностей,
-
OSP относится к органическому формованию поверхностей.
При выборе обработки поверхности печатной платы необходимо учитывать несколько ключевых факторов, чтобы гарантировать, что конечный продукт соответствует требованиям производительности, надежности и стоимости. Вот краткий обзор распространенных обработок поверхности и того, как выбрать правильную для ваших нужд.
Распространенные способы обработки поверхности печатных плат
- Органический консервант паяемости (OSP)
OSP образует тонкую органическую пленку на меди для предотвращения окисления. Он соответствует требованиям RoHS и экономически эффективен, но пленка хрупкая. Он хорошо подходит для однократного оплавления, но не подходит для многоэтапной пайки. Главным недостатком является то, что толстые пленки могут затруднять пайку, и нет простого способа проверить, полностью ли защищена медь. OSP не подходит для пайки волной припоя.
- Выравнивание пайки горячим воздухом (HASL)
HASL покрывает печатную плату слоем припоя (свинцового или бессвинцового). Свинцовый HASL дешевле и проще в работе, но содержит токсичный свинец. Бессвинцовый HASL является экологически чистым, но имеет более высокую температуру плавления и может создавать менее гладкую поверхность. HASL долговечен и подходит для большинства методов пайки, но его неровная поверхность может стать проблемой для компонентов с мелким шагом выводов.
- Электрическое никелирование иммерсионным золотом (ENIG)
ENIG наносит слой никеля, а затем тонкий слой золота. Никель обеспечивает стабильную основу для пайки, в то время как золото предотвращает окисление. Он обеспечивает превосходную плоскостность и идеально подходит для компонентов с мелким шагом выводов и соединения проводов. Однако он более дорогой и может столкнуться с проблемами «черной площадки», если слой никеля окислится со временем.
-
Электрически-никелевое палладий-иммерсионное золото (ENEPIG)
Похож на ENIG, но со слоем палладия между никелем и золотом. Палладий снижает риск коррозии никеля во время процесса иммерсии золота, повышая надежность для многократного оплавления. ENEPIG часто используется в высоконадежных приложениях, таких как корпусирование полупроводников, но стоит дороже. -
Имерсионное серебро (IMS)
Имерсионное серебро наносит тонкий слой серебра на медь посредством химической реакции. Оно обеспечивает хорошую паяемость и плоскостность по более низкой цене, чем ENIG. Однако серебро может потускнеть со временем, а отсутствие никелевого барьера означает, что оно менее долговечно в суровых условиях. Подходит для краткосрочного хранения и приложений со средней надежностью.
- Иммерсионное олово (IMT)
Иммерсионное олово обеспечивает гладкую, паяемую поверхность и не содержит свинца. Это хорошая альтернатива HASL для простых плат, но чувствительно к сильным кислотам и щелочам. Олово также может со временем образовывать усы, что может привести к короткому замыканию при длительном использовании.
- Смешанные обработки поверхности
Сочетание обработок (например, ENIG + OSP или HASL + золотые пальцы) позволяет разработчикам сбалансировать стоимость и производительность. Например, использование HASL для большей части платы и золотого покрытия для разъемов или контактных точек обеспечивает долговечность там, где это необходимо.
Как выбрать финишную отделку поверхности печатной платы?
-
Плоскостность контактной площадки
Плоскостность имеет решающее значение для компонентов с малым шагом выводов или плат высокой плотности. ENIG, ENEPIG и OSP обеспечивают наиболее однородные и гладкие поверхности. HASL с его неравномерным слоем припоя менее подходит для точных применений. -
Паяемость и смачивание
HASL обеспечивает превосходное смачивание для пайки, что делает его идеальным для простых плат большого объема. OSP требует тщательного контроля толщины пленки для обеспечения паяемости, в то время как ENIG/ENEPIG обеспечивают стабильные результаты, но могут потребовать более точной температуры пайки.
-
Необходимость соединения проводов
Если для вашей печатной платы требуется соединение 金线 (золотой проволокой) или 铝线 (алюминиевой проволокой) (например, для корпусов полупроводников), ENIG и ENEPIG являются основными вариантами. Их никель-золотые слои обеспечивают стабильную поверхность для соединения. -
Условия хранения
OSP и иммерсионное серебро чувствительны к влаге и окислению, поэтому их необходимо хранить в сухом контролируемом месте и использовать быстро после производства. ENIG, ENEPIG и HASL более долговечны для длительного хранения или суровых условий. -
Количество оплавлений
Для плат, требующих нескольких циклов оплавления (например, во время прототипирования или сложной сборки), предпочтительны ENIG и ENEPIG, поскольку их слои лучше выдерживают нагрев. OSP и иммерсионное олово могут деградировать после многократного нагрева. -
Соответствие RoHS
Избегайте свинцового HASL для проектов, соответствующих RoHS. Вместо этого выбирайте бессвинцовый HASL, OSP, ENIG, ENEPIG, иммерсионное серебро или иммерсионное олово.
Мой опыт и рекомендации
В своей работе я обнаружил, что OSP является подходящим вариантом для недорогих проектов с одним оплавлением, таких как простая бытовая электроника. Например, однажды я разработал простую плату датчика IoT, где стоимость была приоритетом, и OSP отлично подошел для одного этапа сборки. Однако для медицинского устройства, которое должно было выдерживать частую стерилизацию и иметь компоненты с мелким шагом выводов, ENIG стоил дополнительных затрат из-за своей прочности и плоскостности.
Для прототипирования я часто использую бессвинцовый HASL, потому что он надежен и широко доступен, даже если поверхность не идеально гладкая. При работе над проектами высокой надежности, такими как автомобильная электроника, устойчивость ENEPIG к коррозии и многократным оплавлениям дает мне уверенность в долгосрочной производительности.
Заключение
Выбор правильной обработки поверхности печатной платы сводится к балансировке конкретных потребностей вашего проекта: стоимости, надежности, требований к пайке и экологических факторов. Начните с перечисления ваших приоритетов (например, «должно соответствовать RoHS» или «должно поддерживать компоненты с мелким шагом выводов»), а затем сопоставьте их с сильными сторонами каждой обработки. Не стесняйтесь консультироваться с производителями, так как они могут дать представление о совместимости процессов и потенциальных подводных камнях. При тщательном рассмотрении вы можете быть уверены в том, что ваша печатная плата будет работать хорошо сейчас и в будущем.
