При производстве печатных плат применяются несколько видов покрытия печатных плат, позволяющие обеспечить защиту токопроводящего слоя платы от воздействия внешней среды, окислов и коррозии. Как правило, выделяют три вида покрытий

  1. Финишное покрытие плат
  2. Масочное покрытие
  3. Влагозащитное покрытие (дополнительное)

В данной статье рассмотрим первые два вида защитных покрытий печатных плат из списка, поскольку третье, влагозащитное, требует отдельного рассмотрения, которое мы проведем в следующей статье нашего цикла.

Основная цель обработки поверхности — обеспечить хорошую паяемость и электрические свойства. Поскольку медь в природе имеет тенденцию существовать в воздухе в виде оксидов, маловероятно, что она останется медью в течение длительного времени. Следовательно, необходима другая обработка меди.

Существует много видов обработки поверхности, которые можно разделить на два класса по способу нанесения. Гальваническое покрытие печатных плат: OSP, ENIG, иммерсионное олово и иммерсионное серебро. Лужение: HASL, HASL LF. Рассмотрим каждый вид более подробно.

HASL (выравнивание припоя горячим воздухом)

HASL на сегодняшний день является наиболее распространенным финишным покрытием, используемой в отрасли. Это недорогой вариант, который часто используется в платах, которые не должны соответствовать требованиям стандарта RoHS, особенно в платах, предназначенных для прототипирования или личного использования.

Еще одним преимуществом является превосходная паяемость, которую это покрытие создает для компонентов и ИС. Покрытие наносится сначала путем погружения в сплав олова/свинца. Затем горячим воздухом удаляются излишки расплава припоя с поверхности платы, как бы «срезая» излишки припоя, отсюда и название без сокращений: выравнивание припоя горячим воздухом. Покрытие обладает заметными преимуществами, обеспечивая плате длительный срок хранения и устойчивость к повторным нагревам платы и устойчивость к многократным промывкам.

Однако этот процесс нанесения приводит к нарушению комланарности контактных площадок, что может вызвать проблемы при сборке. Также, использование свинца в настоящее время ограничено рядом экологических стандартов.

 

HASL LF (без свинца)

Бессвинцовый HASL LF не только сохраняет преимущества свинцового HASL, но также имеет дополнительные преимущества. А именно, что он не содержит свинца и, следовательно, соответствует требованиям RoHS. Из недостатков покрытия HASL LF это более высокая цена в сравнении со стандартным HASL и затруднения при оптической инспекции паянных соединений из-за меньшей отражающей способности (мутности поверхности).

Покрытие печатных плат иммерсионным золотом (ENIG)

ENIG — это лучшее бессвинцовое решение для печатных плат (гальваническое покрытие печатных плат), состоящее из двух слоев металлического покрытия, которое наносится гальваническим способом. Первый — никель обеспечивает защиту для меди и компланарную поверхность для размещения SMT, а тонкий слой золота защищает никель от окисления. Однако из-за металлического состава возникает пара недостатков, во-первых, нежелательные магнитные свойства, во-вторых, возникновение дефекта «черная площадка» — специфический вид коррозии никеля, ослабляющий паяемость контактных площадок, возникающий из-за скопление фосфора между слоями. В настоящее время, дефект «черная площадка» практически искоренен усилиями компаний-производителей печатных плат.

 

OSP (органический консервант для пайки)

OSP покрытие — это процесс создания слоя органической пленки на чистой меди химическим способом. Этот слой органической пленки устойчив к окислению, термическому удару и смачиванию, что защищает медную поверхность от коррозии. Простой технологический процесс и низкая стоимость обеспечивают широкое распространение данного типа покрытия в производстве печатных плат.

 

Покрытие печатных плат иммерсионным серебром (Immersion silver)

Процесс нанесения иммерсионного серебра относительно прост (гальваническое покрытие печатных плат). Нет необходимости наносить толстый защитный слой на плату, но также обеспечивает хорошую паяемость платы. Недостаток в том, что покрытие быстро теряет блеск, что не сказывается на паяемость.

 

Покрытие печатных плат иммерсионным оловом (Immersion Tin)

Иммерсионное олово обеспечивает хорошую компланарность и не содержит свинца. Однако в процессе легко образуются интерметаллические соединения Cu/Sn с плохой паяемостью. Самым большим недостатком покрытия иммерсионного олова является ее короткий срок службы, особенно при хранении в условиях высокой температуры и влажности.

 

После нанесения финишного проводящего покрытия на медные дорожки, наносится паяльная маска, которая не только обеспечивает защиту проводящего покрытия от коррозии и окислов, но и более качественную пайку компонентов. Паяльная маска — это тонкий слой полимера, который наносится на печатную плату для защиты меди от окисления и коротких замыканий во время использования. Он также защищает печатную плату от воздействия окружающей среды, такого как пыль и ряд других загрязняющих веществ, которые в долгосрочной перспективе могут привести к короткому замыканию. Внешне маска выглядит как лак для покрытия печатных плат.

Жидкие паяльные маски с фотоизображением (LPI)

Паяльные маски LPI на самом деле представляют собой смесь двух разных жидкостей. Ингредиенты смешиваются непосредственно перед нанесением маскирующего слоя. LPI также является одним из наиболее экономичных вариантов среди других типов.

LPI используется для нанесения покрытий через трафарет посредством распыления. Эта маска представляет собой смесь различных полимеров и растворителей. С помощью этой маски можно сформировать тонкое покрытие. В отличие от обычных эпоксидных красок, LPI чувствителен к ультрафиолетовому излучению. Панель должна быть покрыта маской, и после короткого «цикла отверждения» печатная плата подвергается воздействию УФ-излучения с помощью УФ-лазера или процесса фотолитографии.

Пленочные паяльные маски

Использование фотоизображающих паяльных масок из пленки требует вакуумного ламинирования. Пленка подвергается экспонированию, а затем проявляется. После проявления отверстия идентифицируются для создания рисунка, после чего компоненты припаиваются к медным контактным площадкам. Паяльные маски из пленки применимы на платах с высокой плотностью монтажа.

Источники: www.headpcb.com, www.protoexpress.com и др.