Выбор финишного покрытия под пайку

На сегодняшний день существует большое разнообразие финишных покрытий, что говорит об отсутствии однозначного выбора в пользу какого-либо из них. Наиболее востребованы: OSP, ENIG, ImmSn, ImmAg и HASL. Рассмотрим преимущества и недостатки каждого из них.

Главное преимущество покрытий HASL (Hot Air Solder Leveling) или HAL (Hot Air Leveling) — долгий срок хранения. Платы могут лежать на складе 10, а то и 20 лет до сборки, но, конечно, для хранения более 1 года необходимо принимать дополнительные меры по консервации плат. Из возможных проблем — недостаточная гладкость поверхности контактных площадок (если есть наплывы припоя — это плохо для компонентов с малым шагом выводов), а также повышенная термонагрузка, которой подвергаются голые печатные платы при погружении в расплавленный припой. Пока что еще нет приемлемых по качеству и относительно низкотемпературные бессвинцовые припои для HASL.

Что касается покрытия OSP (Organic Solderability Preservatives), то оно хоть и самое дешевое, но хранится без упаковки всего неделю, к тому же годится только для одноразового применения, то есть, процесс сборки ограничивается только одним циклом пайки и только с одной стороны.

Покрытие ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) в отличии от OSP годится под многократную пайку. Тонкий слой золота защищает никель от окисления, а сам никель служит барьером, предотвращающим взаимную диффузию золота и меди. Такое покрытие остается надежным при хранении плат и более года, оно имеет хорошую смачиваемость, отличную коррозийную стойкость, ровную и плоскую контактную поверхность. Из недостатков разве что цена — выше где-то на четверть, чем у OSP, и флюс нужно выбирать подходящий. Плюс характерный для покрытия ENIG дефект — черные контактные площадки.

В последнее время для финишного покрытия все чаще используют иммерсионное олово (ImmSn). Оно совместимо со всеми способами пайки, удовлетворяет требованиям RoHS и обеспечивает высокую плоскостность контактных площадок. К тому же имеет низкую стоимость процесса осаждения, обеспечивает даже лучшую паяемость, чем у ENIG, также хорошо смачивается и может сохранять свои качества более года. Проблемы с ImmSn возникали из-за образования интерметаллических соединений, но с ними научились справляться с помощью добавления барьерного подслоя различного типа из органического металла (OM-ImmSn). Из недостатков – самопроизвольное образование кристаллических «усов» из ImmSn и возможная «оловянная» чума чистого олова.

Покрытие из иммерсионного серебра (ImmAg) имеет много плюсов: процесс серебрения происходит при температурах, не превышающих 50°С, покрытие обладает отличной паяемостью и совместимо почти со всеми флюсами и паяльными пастами, обладает предсказуемой и повторяемой толщиной 0,3 мкм, что очень важно для ВЧ и СВЧ печатных плат. Более распространено в США, чем в Европе. К недостаткам ImmAg можно отнести несколько меньший, по сравнению с HASL, срок «жизнеспособности» (12 месяцев) и склонность к миграционным процессам. Также в процессе хранения, сборки и пайки происходит изменение цвета покрытия (пожелтение) в результате взаимодействия с загрязнениями воздушной среды. Оно не сказывается на паяемости, а влияет исключительно на декоративные качества. Для «борьбы» с пожелтением в состав покрытия добавляют антиокислители, замедляющие этот процесс, а заодно и продлевающие срок хранения.

В последнее время все чаще появляются нарекания в адрес иммерсионного покрытия золотом (ImmAu). Встречающаяся потеря смачиваемости или непрочные паяные соединения становятся общеизвестными пороками иммерсионного золочения. Это явление знакомо всем под названием «черный никель» (black nikel) или «черная контактная площадка» (black pad).

По способности к пайке финишные покрытия можно распределить следующим образом:

  • Горячее лужение (HASL-HAL)
  • Иммерсионное олово с барьерным подслоем из органического металла (OM-ImmSn)
  • Иммерсионное золото с подслоем химического никеля (ENIG)
  • Простое иммерсионное олово (ImmSn)
  • Иммерсионное серебрение (ImmAg)
  • Органическое защитное покрытие (OSP)

Иммерсионное олово с барьерным подслоем из органического металла (OM-ImmSn) — хорошая альтернатива другим покрытиям, включая и иммерсионное золото. По срокам хранения, дольше всех без потери качества паяемости могут храниться платы с покрытиями HASL, ImmSn и ENIG.

Материалы по теме монтажа печатных плат:

Написать ответ

Your email address will not be published. Required fields are marked *