O cobre nu oxida em poucas horas, e o cobre oxidado não aceita solda. O acabamento superficial é um revestimento fino sobre os pads que mantém o cobre soldável até a montagem. Ele também define a planicidade dos pads, o que importa para componentes pequenos, e se a placa pode ter contatos ou wire bonds.
Os acabamentos
HASL (nivelamento de solda com ar quente). A placa é mergulhada em solda fundida e o excesso é removido com ar quente. Existe nas versões estanho-chumbo e sem chumbo. É barato e robusto, com boa soldabilidade e longa vida útil em prateleira. A superfície não é plana: os pads ficam abaulados e os pads pequenos variam em espessura. Não é uma boa escolha para componentes de passo fino ou para BGAs. A placa passa por um mergulho quente, o que a tensiona e pode empenar uma placa fina. O HASL sem chumbo é necessário onde o chumbo é restrito.
ENIG (níquel químico e ouro por imersão). Uma camada de níquel, com poucos micrômetros de espessura, é depositada quimicamente e, em seguida, uma camada muito fina de ouro, com uma pequena fração de micrômetro, protege o níquel. A superfície é muito plana, por isso é adequada para passo fino e BGAs, e tem longa vida útil em prateleira. A solda se liga ao níquel; o ouro se dissolve na solda. Risco conhecido: a má qualidade da superfície do níquel no processo pode gerar juntas fracas (problema muitas vezes chamado de black pad). Um bom controle de processo evita esse problema. Custa mais do que o HASL ou o OSP.
OSP (preservativo orgânico de soldabilidade). Um filme orgânico fino sobre o cobre que o protege até a primeira refusão e depois se decompõe com o calor. Plano, barato e sem chumbo. A vida útil em prateleira é menor do que a dos acabamentos metálicos e o filme é danificado por refusões repetidas, por isso é adequado para placas montadas logo após a fabricação e soldadas uma ou duas vezes. O cobre nu fica exposto nos pontos de teste após a montagem e o filme é invisível, por isso marcas de manuseio são um risco.
Prata por imersão. Uma camada fina de prata depositada por deslocamento. Plana, boa para passo fino e boa em altas frequências. Escurece no ar que contém enxofre, por isso precisa de embalagem e armazenamento cuidadosos e tem vida útil em prateleira menor. O custo é moderado.
Estanho por imersão. Uma camada fina de estanho. Plana, sem chumbo e barata. O estanho sobre o cobre forma lentamente um composto que prejudica a soldabilidade, por isso a vida útil em prateleira é limitada, e o estanho pode formar whiskers (filamentos metálicos muito finos) em algumas condições. Usado para conexões press-fit e para alguns trabalhos de passo fino.
ENEPIG (níquel químico, paládio químico, ouro por imersão). Como o ENIG, com uma camada de paládio entre o níquel e o ouro. O paládio bloqueia a falha black pad e permite wire bonding além da soldagem. Plano e duradouro; custa mais do que o ENIG.
Ouro duro (níquel e ouro eletrodepositados). Uma camada de ouro muito mais espessa e dura, aplicada por eletrodeposição e ligada com um pouco de cobalto ou material similar. Resiste ao desgaste. É usado para conectores de borda (dedos de ouro) e pads de contato que são conectados e desconectados. Normalmente é aplicado apenas nessas áreas, e um acabamento diferente cobre o restante da placa. É caro e uma escolha ruim para pads de solda comuns.
- HASL: solda fundida nivelada por sopro. O pad fica abaulado, não plano.
- ENIG: uma camada de níquel com uma camada muito fina de ouro por cima. Plano.
- ENEPIG: níquel, uma camada de paládio e depois ouro fino.
- OSP: um filme orgânico sobre o cobre nu. Muito fino e invisível.
- Prata ou estanho por imersão: uma camada metálica fina e plana.
- Ouro duro: níquel com uma camada de ouro muito mais espessa, para contatos que sofrem desgaste.
Comparação
| Acabamento | Planicidade | Passo fino e BGA | Vida útil em prateleira | Classe de custo | Uso típico |
|---|---|---|---|---|---|
| HASL (estanho-chumbo) | Baixa | Não | Longa | Baixa | Componentes through-hole simples e maiores, onde o chumbo é permitido |
| HASL (sem chumbo) | Baixa | Não | Longa | Baixa | O mesmo, onde o chumbo é restrito |
| ENIG | Muito boa | Sim | Longa | Média a alta | Placas gerais de passo fino, BGAs, placas com contatos |
| OSP | Boa | Sim, se soldada em breve | Curta | Baixa | Placas de consumo montadas rapidamente |
| Prata por imersão | Boa | Sim | Média, sensível ao armazenamento | Média | RF, passo fino |
| Estanho por imersão | Boa | Sim | Limitada | Baixa a média | Press-fit, alguns passos finos |
| ENEPIG | Muito boa | Sim | Longa | Alta | Wire bonding e soldagem, placas exigentes |
| Ouro duro | Boa | Não é acabamento de solda | Longa | Alta | Conectores de borda, contatos |
Os valores de vida útil em prateleira aqui são relativos. Os valores reais variam conforme o fabricante e a embalagem e normalmente são indicados em meses; peça à fábrica o valor válido para ela. Se as placas forem armazenadas por muito tempo antes da montagem, pergunte à fábrica como armazená-las.
A planicidade importa no passo fino. Um componente plano ou um stencil encontra um pad abaulado apenas no ponto mais alto.
- Pads HASL são abaulados e cada cúpula tem sua própria altura.
- O plano de um componente ou de um stencil apoia-se apenas na cúpula mais alta.
- ENIG é uma camada fina de níquel e uma camada de ouro mais fina ainda: o pad permanece plano.
- Máscara entre os pads, igual nas duas figuras.
Como escolher
- Se você não sabe, escolha entre HASL sem chumbo e ENIG. HASL para placas simples com componentes maiores, ENIG para passo fino, BGAs e placas em que pads planos importam.
- Passo fino ou BGA significa acabamento plano. ENIG, OSP, prata ou estanho por imersão, ENEPIG.
- Dedos de ouro significam ouro duro nos dedos. Diga isso e diga quais são as áreas.
- Um wire bond significa ENEPIG ou outro acabamento classificado para bonding.
- Uma placa que vai aguardar antes da montagem precisa de acabamento de longa duração. ENIG e ENEPIG são as escolhas seguras.
- Sem chumbo onde exigido. Se o seu produto está sujeito a restrições sobre substâncias perigosas, escolha um acabamento sem chumbo. As normas do produto definem o que é necessário, e você é responsável por elas.
- Misturar acabamentos custa mais. Ouro duro seletivo em uma placa com ENIG nas demais áreas é uma combinação padrão, mas cada combinação adiciona etapas.
Problemas comuns
- Juntas de solda fracas no ENIG. Raro quando o processo é controlado; peça um relatório de processo se você tiver um requisito de confiabilidade.
- Pads opacos ou que não aceitam solda após o armazenamento. Normalmente oxidação ou escurecimento por armazenamento longo ou embalagem ruim.
- Solda irregular em pads HASL. Um efeito do processo, não um defeito; escolha um acabamento plano.
- Ouro na área errada. Descreva as áreas de ouro no desenho, não apenas em uma anotação.
Como isso aparece quando você pede aqui
Você escolhe o acabamento como uma das opções e o preço acompanha a escolha. Os acabamentos disponíveis estão listados na página de capacidades de fabricação. A verificação pode indicar quando os seus arquivos precisam de um acabamento que você não pediu: por exemplo, ela aponta “um conector de borda (dedos de ouro)” como um recurso encontrado quando ele não está entre as opções pedidas. Um engenheiro confirma cada pedido. Para os efeitos relacionados no preço, veja O que determina o preço de uma PCBA.