Blankes Kupfer oxidiert innerhalb von Stunden, und oxidiertes Kupfer nimmt kein Lot an. Die Endoberfläche ist eine dünne Beschichtung auf den Pads, die das Kupfer bis zur Bestückung lötbar hält. Sie entscheidet auch, wie flach die Pads sind, was für kleine Teile zählt, und ob die Platine Kontakte oder Drahtbonds tragen kann.
Die Endoberflächen
HASL (Heißluft-Löt-Nivellierung). Die Platine wird in geschmolzenes Lot getaucht und der Überschuss mit heißer Luft weggeblasen. Es gibt Zinn-Blei- und bleifreie Versionen. Günstig und robust, mit guter Lötbarkeit und langer Lagerfähigkeit. Die Oberfläche ist nicht flach: Pads enden gewölbt, und kleine Pads variieren in der Dicke. Es ist keine gute Wahl für Teile mit feiner Teilung oder für BGAs. Die Platine geht durch ein heißes Bad, was sie belastet und eine dünne Platine verziehen kann. Bleifreies HASL ist nötig, wo Blei beschränkt ist.
ENIG (stromlos Nickel Immersion Gold). Eine Nickelschicht, wenige Mikrometer dick, wird chemisch abgeschieden, dann schützt eine sehr dünne Goldschicht, ein kleiner Bruchteil eines Mikrometers, das Nickel. Die Oberfläche ist sehr flach, sodass sie zu feiner Teilung und BGAs passt, und sie hat eine lange Lagerfähigkeit. Das Lot bindet an das Nickel; das Gold löst sich im Lot. Bekanntes Risiko: schlechte Nickel-Oberflächenqualität im Prozess kann schwache Verbindungen ergeben (oft schwarzes Pad genannt). Gute Prozesskontrolle vermeidet es. Es kostet mehr als HASL oder OSP.
OSP (organischer Lötbarkeitsschutz). Ein dünner organischer Film auf dem Kupfer, der es bis zum ersten Reflow schützt, dann abbrennt. Flach, günstig und bleifrei. Die Lagerfähigkeit ist kürzer als bei metallischen Endoberflächen, und der Film wird durch wiederholtes Reflow beschädigt, sodass er zu Platinen passt, die bald nach der Fertigung bestückt und ein- oder zweimal gelötet werden. Blankes Kupfer bleibt nach der Bestückung an Testpunkten freigelegt, und der Film ist unsichtbar, sodass Handhabungsspuren ein Risiko sind.
Immersionssilber. Eine dünne Silberschicht, durch Verdrängung aufgebracht. Flach, gut für feine Teilung und gut bei hohen Frequenzen. Es läuft in schwefelhaltiger Luft an, sodass es sorgfältige Verpackung und Lagerung braucht und eine kürzere Lagerfähigkeit hat. Es ist in den Kosten moderat.
Immersionzinn. Eine dünne Zinnschicht. Flach, bleifrei und günstig. Zinn über Kupfer bildet langsam eine Verbindung, die die Lötbarkeit beeinträchtigt, sodass die Lagerfähigkeit begrenzt ist, und Zinn kann unter manchen Bedingungen Whisker wachsen lassen (sehr dünne Metallhaare). Verwendet für Einpressverbindungen und für manche Arbeiten mit feiner Teilung.
ENEPIG (stromlos Nickel, stromlos Palladium, Immersion Gold). Wie ENIG mit einer Palladiumschicht zwischen Nickel und Gold. Das Palladium blockiert den Ausfall durch schwarzes Pad und erlaubt Drahtbonden ebenso wie Löten. Flach und langlebig; kostet mehr als ENIG.
Hartgold (galvanisch Nickel und Gold). Eine viel dickere, härtere Goldschicht, galvanisch aufgebracht und mit etwas Kobalt oder Ähnlichem legiert. Es widersteht Verschleiß. Es wird für Kantensteckverbinder (Goldfinger) und Kontaktpads verwendet, die gesteckt und gezogen werden. Es wird meist nur auf diese Bereiche aufgebracht, und eine andere Endoberfläche bedeckt den Rest der Platine. Teuer und eine schlechte Wahl für gewöhnliche Lötpads.
- HASL: geschmolzenes Lot, eben geblasen. Das Pad endet gewölbt, nicht flach.
- ENIG: eine Nickelschicht mit einer sehr dünnen Goldschicht oben. Flach.
- ENEPIG: Nickel, eine Palladiumschicht, dann dünnes Gold.
- OSP: ein organischer Film auf blankem Kupfer. Sehr dünn und unsichtbar.
- Immersionssilber oder -zinn: eine dünne, flache Metallschicht.
- Hartgold: Nickel mit einer viel dickeren Goldschicht, für Kontakte, die verschleißen.
Vergleich
| Endoberfläche | Flachheit | Feine Teilung und BGA | Lagerfähigkeit | Kostenklasse | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|---|---|
| HASL (Zinn-Blei) | Schlecht | Nein | Lang | Niedrig | Einfache Durchsteck- und größere Teile, wo Blei erlaubt ist |
| HASL (bleifrei) | Schlecht | Nein | Lang | Niedrig | Dasselbe, wo Blei beschränkt ist |
| ENIG | Sehr gut | Ja | Lang | Mittel bis hoch | Allgemeine Platinen mit feiner Teilung, BGAs, Platinen mit Kontakten |
| OSP | Gut | Ja, wenn bald gelötet | Kurz | Niedrig | Schnell bestückte Konsumplatinen |
| Immersionssilber | Gut | Ja | Mittel, lagerempfindlich | Mittel | HF, feine Teilung |
| Immersionzinn | Gut | Ja | Begrenzt | Niedrig bis mittel | Einpress, manche feine Teilung |
| ENEPIG | Sehr gut | Ja | Lang | Hoch | Drahtbonden plus Löten, anspruchsvolle Platinen |
| Hartgold | Gut | Keine Löt-Endoberfläche | Lang | Hoch | Kantensteckverbinder, Kontakte |
Die Lagerfähigkeitszahlen hier sind relativ. Tatsächliche Zahlen variieren nach Hersteller und Verpackung und werden meist in Monaten angegeben; fragen Sie das Werk nach der für sie geltenden Zahl. Wenn Platinen vor der Bestückung lange gelagert werden, fragen Sie das Werk, wie sie zu lagern sind.
Flachheit zählt bei feiner Teilung. Ein flaches Teil oder eine Druckschablone trifft ein gewölbtes Pad nur an seinem höchsten Punkt.
- HASL-Pads sind gewölbt, und jede Wölbung hat ihre eigene Höhe.
- Die flache Ebene eines Teils oder einer Druckschablone ruht nur auf der höchsten Wölbung.
- ENIG ist eine dünne Nickelschicht und eine dünnere Goldschicht: das Pad bleibt flach.
- Maske zwischen Pads, in beiden Bildern dieselbe.
Wie Sie wählen
- Wenn Sie es nicht wissen, wählen Sie zwischen bleifreiem HASL und ENIG. HASL für einfache Platinen mit größeren Teilen, ENIG für feine Teilung, BGAs und Platinen, wo flache Pads zählen.
- Feine Teilung oder BGA bedeutet eine flache Endoberfläche. ENIG, OSP, Immersionssilber oder -zinn, ENEPIG.
- Goldfinger bedeuten Hartgold auf den Fingern. Sagen Sie es und sagen Sie, welche Bereiche.
- Ein Drahtbond bedeutet ENEPIG oder eine andere für Bonden bewertete Endoberfläche.
- Eine Platine, die vor der Bestückung warten wird, braucht eine langlebige Endoberfläche. ENIG und ENEPIG sind die sicheren Wahlen.
- Bleifrei, wo erforderlich. Fällt Ihr Produkt unter Beschränkungen gefährlicher Stoffe, wählen Sie eine bleifreie Endoberfläche. Die Produktvorschriften definieren, was nötig ist, und Sie sind dafür verantwortlich.
- Mischen von Endoberflächen kostet mehr. Selektives Hartgold auf einer Platine mit ENIG anderswo ist eine Standardkombination, aber jede Kombination fügt Schritte hinzu.
Häufige Probleme
- Schwache Lötverbindungen auf ENIG. Selten, wenn der Prozess kontrolliert ist; bitten Sie um einen Prozessbericht, wenn Sie eine Zuverlässigkeitsanforderung haben.
- Pads matt oder nicht benetzend nach Lagerung. Typischerweise Oxidation oder Anlaufen durch lange Lagerung oder schlechte Verpackung.
- Ungleiches Lot auf HASL-Pads. Ein Effekt des Prozesses und kein Fehler; wählen Sie eine flache Endoberfläche.
- Gold auf der falschen Fläche. Beschreiben Sie Goldbereiche in der Zeichnung, nicht nur in einer Notiz.
Wie dies beim Bestellen hier erscheint
Sie wählen die Endoberfläche als eine der Optionen, und der Preis folgt. Die verfügbaren Endoberflächen sind auf der Seite zu den Fertigungsmöglichkeiten gelistet. Die Prüfung kann erkennen, wenn Ihre Dateien eine Endoberfläche brauchen, die Sie nicht bestellt haben: zum Beispiel meldet sie „ein Kantenstecker (Goldfinger)“ als gefundenes Merkmal, wenn es nicht unter den bestellten Optionen ist. Ein Ingenieur bestätigt jede Bestellung. Zu den damit verbundenen Preiseffekten siehe Was den Preis einer PCBA bestimmt.