Фінішне покриття

Порівняння кількох поширених процесів обробки поверхні друкованих плат

У виробництві друкованих плат зазвичай використовуються такі технології обробки поверхні:

• Термічне напилювання олова (HASL, гаряче вирівнювання повітрям)
  
• Органічна захисна плівка (OSP)
  
• Хімічне нікелювання/золотіння (ENIG)
  
• Хімічне срібло
  
• Хімічне осадження олова

HASL (гаряче вирівнювання повітрям)/безсвинцеве HASL

Зупинка полягає у зануренні друкованої плати в розплавлене олов'яно-свинцеве припій, а потім здуванні його гарячим повітрям, щоб олово рівномірно прилипало до мідної поверхні, утворюючи шар антиоксидантного і легко зварюваного покриття. Здування потрібне для вирівнювання олова і запобігання накопиченню припою та короткому замиканню.

Існують два типи HASL: вертикальний і горизонтальний. Горизонтальний тип кращий, а покриття — більш рівномірне.
Технологічний процес: спочатку мікро-травлення (щоб зробити мідну поверхню шорохуватою для кращого прилипання), потім підігрів, нанесення флюсу, напилювання олова і нарешті очищення.
Переваги: низька вартість, можливість використання у всіх місцях, ремонтопридатність у разі поломки.
Недоліки: нерівна поверхня, не підходить для малих компонентів, тепловий удар, погано впливає на наскрізні отвори (PTH), погана змочуваність під час зварювання.

OSP (Органічна захисна плівка)

OSP — це органічна плівка, яка утворюється на поверхні міді для запобігання її окисленню. Ця плівка стійка до окислення, вологи та високих температур і може бути видалена флюсом під час зварювання для забезпечення якості зварного з'єднання.

На початковому етапі використовувалися імідазол і бензотріазол, але зараз найчастіше застосовують молекули бензімідазолу. Для того, щоб забезпечити можливість багаторазового зварювання, у плівку додають іони міді, щоб зробити її міцнішою.

Технологічний процес: спочатку — видалення бруду, мікротривання, протравлювання, промивання, нанесення органічної плівки, а потім — знову промивання.
Переваги: екологічно чистий та безвісмутовий процес, гладка поверхня, простота технології, низька вартість, можливість ремонту.
Недоліки: не підходить для металізованих отворів (PTH), чутливий до зовнішніх умов, короткий термін зберігання.

ENIG (хімічне нікелювання/хімічне золочення)

ENIG — це товстий шар нікель-золота, нанесений на мідну поверхню. Він має дуже стабільні експлуатаційні характеристики, забезпечує тривале захист від корозії і підходить для використання в складних умовах.

Нікелевий шар може запобігти дифузії золота та міді, інакше золото швидко проникне в мідь. Товщина нікелевого шару становить 5 мікрон, що запобігає розширенню при високій температурі й розчиненню міді під час пайки без використання свинцю, забезпечуючи більш надійне з'єднання.

Технологічний процес: кислотна обробка, мікроетчинг, передмірне занурення, активація, нанесення нікелю, занурення золота. Увесь процес потребує 6 хімічних ванн і багатьох хімічних речовин, що відносно складно.
Переваги: гладка поверхня, міцна структура, екологічна безсвинцева технологія, придатна для металізованих отворів (PTH).
Недоліки: можливе виникнення проблеми чорного паяльного майданчика, висока вартість, ускладнення при ремонті.

Хімічне срібло

Складність хімічного срібла знаходиться між OSP і ENIG. Воно не утворює "товстий захисний шар", як ENIG, але має чудові електричні характеристики. Пайка можлива навіть у умовах високої температури, вологості та забрудненого середовища, але поверхня може потемніти.

У процесі хімічного осадження срібла немає нікелевого шару, що підтримує його, і тому воно не таке міцне, як ENIG. Це реакція заміщення, в результаті якої на поверхні міді утворюється тонкий шар чистого срібла. Іноді додають невелику кількість органічних речовин, щоб запобігти корозії та міграції срібла. Ці органічні речовини дуже малі, менше 1%.

Хімічне осадження олова

Покриття хімічного осадження олова дуже сумісне з сучасним припоєм, адже припій переважно складається з олова. Раннє хімічне осадження олова схильне до утворення олов'яних вусів, що викликало проблеми під час паяння. Пізніше були додані органічні добавки, які зробили олов'яний шар зернистим, що вирішило проблему олов'яних вусів, а також поліпшило термічну стабільність і здатність до паяння.

Хімічне осадження олова може утворювати рівний шар сполуки міді з оловом на поверхні міді. Якість паяння подібна до гарячого осадження олова, але відсутня проблема нерівної поверхні, як у гарячого осадження олова, а також відсутня проблема дифузії міжметалічних сполук, як у ENIG.

Примітка: Плати з хімічним осадженням олова не можна довго зберігати.