Для финишной обработки плат применяется покрытие бессвинцовым припоем с выравниванием воздушным ножом (HASL - hot air solder leveling). На платах используются компоненты с нижними выводами, объем производства - небольшой, печатные платы до сборки хранятся в течение года и больше. Правильный ли в этом случае выбор финишного покрытия?Если говорить о платах с поверхностным монтажом и компонентами с нижним расположением выводов, то покрытие HASL не подойдет. Изначально HASL был предложен еще во времена сквозных отверстий в середине 70-х годов, и это было долгожданное изменение по сравнению с методологиями, которые использовались раньше для нанесения оловянно-свинцового покрытия.
Но с широким распространением поверхностного монтажа и появлением компонентов с выводами в виде массива шариков обнаружилось, что в отличие от сквозных отверстий, большее беспокойство теперь вызывает топология и гладкость плат, особенно после того, как научились обращаться с компонентами с мелким шагом выводов. Насколько важны теперь такие параметры, как высота нанесения паяльной пасты и ее остатки после отмывки.
До сих пор бытует мнение, что бессвинцовый HASL более гладкий, чем оловянный HASL. Это не правда, но людей трудно переубедить. Даже если пользоваться вертикальной подачей горячего воздуха, будь то сплав SN100 или луженая медь, поверхность от этого не станет более гладкой. А какие могут быть альтернативы? OSP (Organic Solder Preservative)?
Сразу нужно помнить о сроке хранения. Не рекомендуется хранить платы с покрытием OSP более года, поэтому, если платы используются не часто и долго хранятся, то покрытие OSP следует сразу исключить.
Еще один вопрос — сборка проходит в один проход или в несколько? Как себя ведет покрытие, сохраняет ли оно свою надежность при повторном цикле нагрева? В частности, если у вас есть плата, на которой нужно оплавить обе стороны, а затем выполнить пайку волной или селективную пайку, сможете ли вы получить надежное заполнение отверстий после того, как стенки этих отверстий прошли два цикла оплавления?
Что касается иммерсионного серебра, то оно тоже имеет ограниченный срок хранения, конечно, дольше, чем OSP, но все-таки. Опять же нельзя забывать про проблемы с окислением и потускненеием.
И иммерсионное олово тоже не идеальный вариант. Во-первых, оно плохо паяется… В принципе, этого досточно. Некоторых в Европе это «устраивает», но не в США. Хотя для нопределенных приложений его применение вполне оправдано.
Но, конечно, если рассуждать о качестве финишных покрытий, то кто бы что ни говорил, но ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) практически вне конкуренции. Окисление — не такая уж проблема, главное, чтобы поставщих был надежный и качественный, а толщина золота и никеля соответствовала требованияем IPC.
Поэтому, если ENIG по каким-то причинам не подходит, то HASL правильный выбор. С оговоркой, если это не поверхностный монтаж, не компоненты с нижним выводом или BGA и шагом меньше 20 мил.
Комментарии
Я считаю, соотношение олово-свинец 63/37 — лучшее решение, и единственная проблема — экология. Но бессвинцовый процесс HASL устраняет и эту проблему тоже. ENIG, иммерсионное олово или OSP — с этими покрытиями при термообработке могут быть расслоения внутреннего слоя, разрывы проводников или короткие замыкания после сборки.
Quang Uong, Coatek Inc.
Робин Тейлор, Ричард Кинкейд и многие им подобные абсолютно правы; новые подходы, процессы и оборудование для нанесения HASL значительно упрощают и улучшают использование припоев SN100 и SN63 по сравнению с устаревшим оборудованием. Если на вашем предприятии есть подходящая машина HASL и правильный продукт HASL, вы можете получить качество финишного покрытия HASL лучше, чем если бы использовали ENIG или IAg для определенных приложений, и намного лучше, чем с покрытиями Immersion Tin или OSP. Так что подбирайте покрытие под свои задачи. Мнение о том, что HASL или SN100 устарело, больше не верно, это менталитет «динозавров». Идите в ногу со временем, братья!
Richard Stadem, Analog Technologies Corp.
Боюсь, ваши комментарии по поводу иммерсионного олова просто неверны. Оно широко используется в Азии, а также в Европе и отлично паяется. Для пресс фитов требуется именно иммерсионное олово при условии, что процесс стабилен и вы можете не беспокоиться из-за образования «оловянных усов». Также можно паять несколькими слоями олова толщиной 1,0 мкм. Рынок США не является таким уж продвинутым индикатором мировых тенденций, поскольку как и Европа это очень небольшая часть мирового производства печатных плат. Не существует универсального подхода к финишной отделке, что неоднократно обсуждалось в различных источниках.
Robin Taylor, Atotech Deutschland GmbH
Я хотел бы прокомментировать, почему я не согласен с вами по поводу бессвинцового HASL. У нас есть современная машина, с регулировкой воздушных ножей спереди и сзади. Мы получаем отличные результаты и все чаще переводим клиентов с Immersion Gold на бессвинцовую HASL. Сплав состоит из 93% олова, 0,07% меди, 0,05% никеля. Изменения в оборудовании позволило работать с компонентами с шагом выводов до 16 мил. Сейчас мы отслеживаем и обзваниваем клиентов, которые использовали покрытие HASL с компоненты с шагом меньше 16 мил. Они наверняка что-то скажут, если у них возникнут проблемы.
Richard Kincaid, K & F Electronics, USA
Говорят, что нет лучше припоя, чем припой, поэтому, если все сделано правильно, HASL бессвинцовый или обычный имеет лучший срок хранения по сравнению с другими покрытиями, иначе никто бы его не использовал (грязный процесс). Есть минусы. Ионное загрязнение и компланарность. Однако шаг 20 мил не должен быть проблемой. Что касается ENIG, помимо стоимости, я не часто слышу о возможной проблеме, заключающейся в том, что интерметаллический материал более хрупкий, чем любая другая отделка. Все виды отделки, кроме ENIG, интерметаллик — медь. Поэтому, если есть опасения по поводу растрескивания паяного соединения, это следует учитывать.
Glenn Sikorcin, Florida Cirtech, USA
ENIG — лучшее покрытие со сроком хранения до года и имеет ровную поверхность, которая отлично подходит для устройств BGA и мелкого шага. Мы использовали отделку ENIG, в частности, из-за срока годности и применении BGA. Компоненты с выводами на нижней стороне практически гарантированы в наших разработках, поэтому у нас есть большой опыт работы с ENIG.
Theresa Chartienitz, Doble Engineering, USA
По материалам с портала www.circuitinsight.com. Еще статьи по теме монтажа и изготовления печатных плат: