ПЕРЕВАГИ ТА НЕДОЛІКИ РІЗНИХ ТИПІВ ОБРОБКИ ПОВЕРХНІ ДРУКОВАНОЇ ПЛАТИ (ЧАСТИНА 2)

09.03.2023 |

У другій частині розглянуто інші чотири типи обробки друкованої плати, тобто ENEPIG, OSP і занурювальне олово, а також шар золота, який надає платі виняткову твердість.

Занурювальне олово

Згідно зі стандартом IPC, занурювальне олово (Immersion Tin, ISn) — це металеве покриття, створене в результаті хімічної реакції витіснення, яке наноситься безпосередньо на основний метал друкованої плати, мідь, і захищає його від окислення.

Проблема полягає у сильній реакційній здатності міді та олова, яка неминуче спричиняє дифузію одного металу в інший, що безпосередньо впливає на довговічність покриття та якість обробки.

Занурювальне олово не вводить нових елементів і є вигідним з точки зору пайки. Однак такі готові друковані плати мають обмежений термін служби: після закінчення терміну придатності олово втрачає свою чудову здатність до пайки і така плата потребує покращених умов зберігання. Крім того, застосування занурювального олова обмежено у зв’язку з наявністю в його технологічному процесі канцерогену.

Переваги:

  • Пласка поверхня
  • Не містить свинцю
  • Можливість внесення змін
  • Найкращий вибір для технології Press Fit

Недоліки:

  • Чутливість до пошкоджень через неправильне поводження з друкованою платою
  • У процесі використовується канцероген (тіосечовина)
  • Відкрите олово може утворювати так звані олов’яні вуса
  • Не підходить для багатьох процесів оплавлення та монтажу
  • Важко виміряти товщину шару олова

OSP

OSP (Organic Solderability Preservance) захищає поверхню міді від окислення шляхом нанесення дуже тонкого шару захисного матеріалу на оголену мідь. У процесі використовується органічна сполука на водній основі, яка вибірково зв’язується з міддю та утворює металоорганічний шар, який захищає мідь. Це також надзвичайно екологічно безпечно порівняно з іншими популярними безсвинцевими покриттями, які є більш токсичними або набагато енергоємнішими.

З одного боку, це органічне покриття може захистити мідь від окислення, термічного удару або вологи. З іншого боку, воно легко усувається флюсом у подальшому процесі пайки, тому паяні з’єднання можна створити за дуже короткий час.

Хімічна речовина на водній основі, яка використовується, належить до сімейства азолів, таких як бензотриазоли, імідазоли та бензімідазоли, які адсорбуються на поверхні міді, утворюючи тонку плівку (плівка, утворена бензотриазолами, тонка, тоді як плівка, утворена імідазолами, трохи товстіша).

Як пишуть деякі виробники друкованих плат, ці типи плат можуть викликати проблеми, якщо процес вимагає двох циклів пайки оплавленням — як ми читаємо, «результат пайки оплавленням буде поганим». Крім того, OSP має хороші ізоляційні властивості, тому тестові площадки необхідно покрити паяльною пастою, щоб видалити оригінальний OSP перед контактом із зондом під час електричного випробування.

OSP часто рекомендується для низькотехнологічних друкованих плат, тобто з низьким рівнем складності, однак його також можна використовувати для високотехнологічних друкованих плат, таких як односторонні друковані плати телевізорів і друковані плати високої щільності (також з BGA). OSP має обмежений термін зберігання друкованої плат, який, як стверджують деякі виробники, не повинен перевищувати шести місяців.

Переваги:

  • Пласка поверхня
  • Не містить свинцю
  • Простий процес
  • Хороша змочуваність міді
  • Можливість вносити зміни
  • Низька вартість

Недоліки:

  • Неможливо виміряти товщину
  • Не підходить для друкованих плат з отворами PTH
  • Обмежений термін зберігання
  • Може викликати проблеми з ІКТ
  • Відкрита мідь під час остаточного монтажу
  • Чутливе до пошкоджень через неправильне поводження з друкованою платою

ENEPIG

ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) є відносно новим захисним покриттям на ринку обробки друкованих плат, яке вперше з’явилось на ринку наприкінці 1990-х років. Цей процес створює тришарове металеве покриття з нікелю, паладію та золота. Перші спроби популяризувати ENEPIG на ринку були складними, в основному через дорогий паладієвий шар і низький попит з боку потенційних клієнтів. Однак останнім часом ENEPIG став набагато популярнішим, оскільки цей тип обробки відповідає сукупним вимогам щодо надійності та стандартам RoHS.

Покриття ENEPIG подібно до ENIG тим, що обидва утворюють шар нікелю поверх мідного покриття; різниця полягає в тому, що в той час як з ENIG золото наноситься безпосередньо на нікель, ENEPIG має додатковий шар паладію між нікелем і останнім шаром золота (див. мал. 1). Це спосіб уникнути одного з основних недоліків ENIG, тобто утворення чорних контактних площадок.

Малюнок 1: Окремі шари ENEPIG та EPIG

Покриття ENEPIG здатне задовольнити вимоги до багатьох типів корпусів компонентів, наявності наскрізних отворів, скріплення дротом і методів пресової посадки. Це також дуже тонке покриття друкованої плати (від 0,05 мкм до 0,15 мкм), що робить процес монтажу та пайки простішим і надійнішим. ENEPIG також має подібні переваги до ENIG, оскільки він має тривалий термін зберігання та стійкий до потемніння.

Переваги:

  • Ідеально рівна поверхня
  • Відсутність свинцю
  • Добре підходить для багатоступінчастих циклів монтажу, включаючи технології склеювання дротом, Press Fit та використання струмопровідних клеїв
  • Створює ідеальні паяні з’єднання
  • Можливість створення дротових з’єднань
  • Відсутність ризику корозії
  • Термін зберігання 12 місяців або більше
  • Відсутність ризику появи чорних контактних площадок

Недоліки:

  • Вища вартість
  • У деяких випадках обмежена можливість переробки

Золото (тверде золото)

Електролітичне тверде золото складається із золотого шару, утвореного на нікелевому бар’єрному покритті. Тверде золото є надзвичайно міцним і найчастіше використовується в місцях із високим ступенем зносу, таких як крайові роз’єми та клавіатури.

На відміну, наприклад, від ENIG, його товщину можна змінювати, контролюючи тривалість циклу нанесення покриття. Типові мінімальні значення для крайових роз’ємів складають 30 мкдюймів золота і 100 мкдюймів нікелю (для класу 1 і 2), та від 50 мкдюймів золота і 100 мкдюймів нікелю для класу 3.

Тверде золото не має широкого застосування через його високу вартість і відносно погану здатність до пайки. Максимальна товщина, яку стандарт IPC вважає придатною для пайки, становить 17,8 мкдюймів, тому, якщо цей тип обробки необхідно наносити на поверхні, що підлягають паянню, рекомендована номінальна товщина повинна бути приблизно 5-10 мкдюймів.

Переваги:

  • Дуже тверда і міцна поверхня
  • Не містить свинцю
  • Тривалий термін зберігання

Недоліки:

  • Дуже високі витрати
  • Вимагає додаткових процесів
  • Вимагає поєднання з іншими типами обробки поверхні
  • Може відколотися
  • Погані властивості припою при товщині вище 17 мкдюймів
  • Покриття не повністю покриває бічні доріжки

За матеріалами сайту https://tek.info.pl