Пустая медь окисляется за часы, а окисленная медь не берёт припой. Финишное покрытие — тонкое покрытие на площадках, которое держит медь паяемой до монтажа. Оно также решает, насколько плоски площадки, что важно для маленьких деталей, и может ли плата нести контакты или проволочные соединения.
Покрытия
HASL (hot air solder leveling). Плата погружается в расплавленный припой, а лишнее сдувается горячим воздухом. Он бывает в оловянно-свинцовой и бессвинцовой версиях. Дёшев и прочен, с хорошей паяемостью и долгим сроком хранения. Поверхность не плоская: площадки оказываются куполообразными, а маленькие площадки различаются по толщине. Это не хороший выбор для деталей с мелким шагом или для BGA. Плата проходит через горячее погружение, которое её напрягает и может деформировать тонкую плату. Бессвинцовый HASL нужен там, где свинец ограничен.
ENIG (electroless nickel immersion gold). Слой никеля толщиной в несколько микрометров осаждается химически, затем очень тонкий слой золота, малая доля микрометра, защищает никель. Поверхность очень плоская, поэтому подходит для мелкого шага и BGA и имеет долгий срок хранения. Припой связывается с никелем; золото растворяется в припое. Известный риск: плохое качество поверхности никеля в процессе может дать слабые соединения (часто называемые black pad). Хороший контроль процесса его избегает. Он стоит дороже HASL или OSP.
OSP (organic solderability preservative). Тонкая органическая плёнка на меди, которая защищает её до первого оплавления, затем сгорает. Плоское, дешёвое и бессвинцовое. Срок хранения короче металлических покрытий, а плёнка повреждается повторным оплавлением, поэтому подходит для плат, монтируемых вскоре после изготовления и паяемых один или два раза. Пустая медь остаётся открытой на тестовых точках после монтажа, а плёнка невидима, поэтому следы обработки — риск.
Иммерсионное серебро. Тонкий слой серебра, осаждённый вытеснением. Плоское, хорошее для мелкого шага и хорошее на высоких частотах. Оно тускнеет в воздухе, содержащем серу, поэтому нуждается в тщательной упаковке и хранении и имеет более короткий срок хранения. Оно умеренно по стоимости.
Иммерсионное олово. Тонкий слой олова. Плоское, бессвинцовое и дешёвое. Олово на меди медленно образует соединение, которое вредит паяемости, поэтому срок хранения ограничен, а олово может выращивать усы (очень тонкие металлические волоски) в некоторых условиях. Используется для соединений press-fit и для некоторых работ с мелким шагом.
ENEPIG (electroless nickel, electroless palladium, immersion gold). Как ENIG со слоем палладия между никелем и золотом. Палладий блокирует отказ black pad и позволяет проволочное соединение, а также пайку. Плоское и долговечное; стоит дороже ENIG.
Твёрдое золото (electroplated nickel and gold). Намного более толстый, более твёрдый слой золота, нанесённый гальванически и легированный небольшим количеством кобальта или подобного. Оно сопротивляется износу. Оно используется для краевых разъёмов (позолоченные ламели) и контактных площадок, которые вставляются и вынимаются. Оно обычно наносится только на эти области, а другое покрытие покрывает остальную плату. Дорого и плохой выбор для обычных паяльных площадок.
- HASL: расплавленный припой, выровненный дутьём. Площадка оказывается куполообразной, а не плоской.
- ENIG: слой никеля с очень тонким слоем золота сверху. Плоское.
- ENEPIG: никель, слой палладия, затем тонкое золото.
- OSP: органическая плёнка на пустой меди. Очень тонкая и невидимая.
- Иммерсионное серебро или олово: тонкий плоский металлический слой.
- Твёрдое золото: никель с намного более толстым слоем золота, для контактов, которые изнашиваются.
Сравнение
| Покрытие | Плоскость | Мелкий шаг и BGA | Срок хранения | Класс стоимости | Типичное применение |
|---|---|---|---|---|---|
| HASL (tin-lead) | Плохая | Нет | Долгий | Низкий | Простые детали с выводами в отверстия и большие детали, где свинец разрешён |
| HASL (lead-free) | Плохая | Нет | Долгий | Низкий | То же, где свинец ограничен |
| ENIG | Очень хорошая | Да | Долгий | Средний до высокого | Общие платы с мелким шагом, BGA, платы с контактами |
| OSP | Хорошая | Да, если паяется скоро | Короткий | Низкий | Потребительские платы, монтируемые быстро |
| Иммерсионное серебро | Хорошая | Да | Средний, чувствительный к хранению | Средний | RF, мелкий шаг |
| Иммерсионное олово | Хорошая | Да | Ограниченный | Низкий до среднего | Press-fit, некоторые работы с мелким шагом |
| ENEPIG | Очень хорошая | Да | Долгий | Высокий | Проволочное соединение плюс пайка, требовательные платы |
| Твёрдое золото | Хорошая | Не паяльное покрытие | Долгий | Высокий | Краевые разъёмы, контакты |
Цифры срока хранения здесь относительны. Фактические цифры различаются по производителю и по упаковке и обычно указываются в месяцах; спросите завод о цифре, которая действует для него. Если платы будут храниться долго до монтажа, спросите завод, как их хранить.
Плоскость важна при мелком шаге. Плоская деталь или трафарет встречает куполообразную площадку только в её высшей точке.
- Площадки HASL куполообразны, и у каждого купола своя высота.
- Плоская плоскость детали или трафарета опирается только на самый высокий купол.
- ENIG — тонкий слой никеля и более тонкий слой золота: площадка остаётся плоской.
- Маска между площадками, одинаковая на обеих картинках.
Как выбирать
- Если Вы не знаете, выберите между бессвинцовым HASL и ENIG. HASL для простых плат с большими деталями, ENIG для мелкого шага, BGA и плат, где плоские площадки важны.
- Мелкий шаг или BGA означает плоское покрытие. ENIG, OSP, иммерсионное серебро или олово, ENEPIG.
- Позолоченные ламели означают твёрдое золото на ламелях. Скажите это и скажите, какие области.
- Проволочное соединение означает ENEPIG или другое покрытие, оценённое для соединения.
- Плата, которая будет ждать до монтажа, нуждается в долговечном покрытии. ENIG и ENEPIG — безопасные выборы.
- Бессвинцовое там, где требуется. Если Ваш продукт подпадает под ограничения на опасные вещества, выберите бессвинцовое покрытие. Продуктовые правила определяют, что нужно, и Вы за них ответственны.
- Смешивание покрытий стоит дороже. Селективное твёрдое золото на плате с ENIG в другом месте — стандартное сочетание, но каждое сочетание добавляет этапы.
Обычные проблемы
- Паяные соединения слабые на ENIG. Редко, когда процесс контролируется; попросите отчёт о процессе, если у Вас есть требование надёжности.
- Площадки тусклые или несмачиваемые после хранения. Обычно окисление или потускнение от долгого хранения или плохой упаковки.
- Неравномерный припой на площадках HASL. Эффект процесса, а не дефект; выберите плоское покрытие.
- Золото на неверной области. Опишите золотые области на чертеже, а не только в примечании.
Как это выглядит при заказе здесь
Вы выбираете покрытие как одну из опций, и цена следует. Доступные покрытия перечислены на странице производственных возможностей. Проверка может сказать, когда Вашим файлам нужно покрытие, которое Вы не заказали: например, она сообщает «краевой разъём (позолоченные ламели)» как найденный признак, когда его нет среди заказанных опций. Инженер подтверждает каждый заказ. Связанные ценовые эффекты см. в статье Что влияет на цену PCBA.