Guía definitiva de acabado de superficie de PCB:cómo elegir el más adecuado

Acabado de la superficie de PCB:uno de los aspectos más críticos de la placa de circuito impreso (PCB) es el acabado de la superficie. El acabado aplicado en PCB determina su eficacia y longevidad. Pero con bastantes opciones disponibles, ¿cómo eliges la ideal? Siga leyendo para averiguarlo.

1. Acabado de superficie de PCB —¿Qué es el acabado superficial de PCB?

Un acabado de superficie de PCB es el recubrimiento entre la placa de circuito impreso desnuda y un componente. Los PCB tienen acabados de cobre que son susceptibles de oxidación y deterioro si no se protegen. Con este fin, se hace necesario aplicar el acabado para dos propósitos cruciales:

• Para proteger la superficie de cobre y los circuitos

• Para preparar la superficie para soldar los componentes asociados durante el montaje

Ahora echemos un vistazo a los tratamientos superficiales específicos y las diferencias entre ellos.

2. Acabado de superficie de PCB —7 tipos de acabados superficiales de PCB y comparación

Hay siete tipos de acabados superficiales de PCB, y cada uno tiene sus ventajas y desventajas:

• Nivelación de soldadura de aire caliente (HASL)

HASL es el acabado superficial más común. También es el más asequible. El proceso de aplicación consiste en sumergir la placa de circuito impreso en una solución de soldadura fundida y luego soplar el residuo con un cuchillo de aire caliente. La resolución de la soldadura fundida está hecha de aleaciones de plomo y estaño.

Ventajas

La ventaja más significativa del acabado de superficies HASL es que es económico. Otras ventajas incluyen:

• Permite una ventana de procesamiento más grande
• Se aplica a una amplia gama de PCB
• Proporciona una excelente soldabilidad

Desventajas

Como se mencionó, este acabado superficial consiste en sumergir la placa en una solución de soldadura fundida formada por plomo y estaño. Lo hace inadecuado para paneles que exigen el cumplimiento de RoHS. Esta deficiencia está ligada a otras desventajas que incluyen:

• Hay una diferencia de grosor entre las almohadillas grandes y pequeñas
• No es adecuado para productos HDI
• Provoca puentes en tonos finos
• No es adecuado para BGA y SMD que miden menos de 20 mil de diámetro
• HASL sin plomo

HASL sin plomo es el acabado de superficie más popular que se usa en las PCB en la actualidad. Se aplica sumergiendo el PCB en una aleación de plomo fundido, o aleación de estaño plomo o aleación de estaño plomo o aleación de estaño, lo que asegura que se cubra toda la superficie. Luego se utilizan cuchillas de aire para soplar los residuos y obtener una capa uniforme.

Ventajas

Una de las ventajas más significativas de HASL sin plomo es que expone posibles problemas de delaminación al exponer la PCB a temperaturas de alrededor de 2650C. Otras ventajas incluyen:

• Está ampliamente disponible
• Es ecológico
• Asegura la durabilidad
• Es reprocesable
• Es asequible

Desventajas

• Puede crear un choque térmico
• Puede resultar en superficies irregulares
• No es ideal para lanzamientos finos
• Puede unir soldaduras
• Reduce la PTH (agujeros tapados)
• Estaño de inmersión (ISN)

Immersion Tin es el acabado de superficie ideal para productos de paso fino, planos, backplanes y ajuste a presión. ISN se aplica iniciando una reacción de desplazamiento químico con la superficie de cobre de la PCB.

Acabado de superficie de PCB:ventajas

El estaño de inmersión viene con una amplia gama de ventajas que superan con creces sus deficiencias. Incluyen:

• crea una superficie uniforme, a diferencia de HASL sin plomo
• Se puede volver a trabajar
• Se puede sustituir por soldadura de reflujo
• Es altamente confiable
• Es ideal para una amplia gama de PCB

Desventajas

El estaño y el cobre tienen una fuerte afinidad entre sí. Significa que la difusión de uno de estos metales en el otro es inevitable. El resultado es una vida útil más corta en comparación con la mayoría de los otros acabados de superficie de PCB. También puede limitar el rendimiento de la PCB. Es su defecto más significativo. Otras deficiencias incluyen:

• no es ideal para PTH
• Se puede volver a trabajar, pero de forma limitada debido a su corta vida útil
• Resulta en bigotes de estaño
• Puede dañar la máscara de soldadura
• Es difícil de manejar y puede provocar una amplia gama de daños
• Puede no ser saludable para los manipuladores, ya que contiene un carcinógeno conocido como Thoreau

Costo de estaño de inmersión

• Plata de inmersión (IAG)

Immersion Silver ha sido muy popular desde que se aprobaron las directivas WEEE y RoHS. Se considera una excelente alternativa a ENIG por varias razones, la principal de las cuales es que es ideal para el tono fino. La plata de inmersión se utiliza principalmente para la unión de cables de aluminio, interruptores de membrana y blindaje EMI.

Ventajas

Una de las principales ventajas de la plata de inmersión es que contiene OSP, lo que evita el deslustre. Sin embargo, esto también hace que sea necesario empaquetar la placa de circuito impreso inmediatamente después de la aplicación, ya que el OSP es sensible a los contaminantes en la placa. Las ventajas de la plata de inmersión incluyen:
Cumple con las directivas y los requisitos de RoHS

• Adecuado para tono fino
• La vida útil moderada de unos 12 meses
• Muy estable en comparación con otros acabados superficiales
• Ideal para planos
• Es asequible y rentable

Acabado de superficie de PCB:desventajas

Como se mencionó anteriormente, la presencia de OSP hace que la plata de inmersión sea susceptible al deslustre, que es su defecto más importante. Otras deficiencias incluyen:

• Puede dar lugar a bigotes plateados
• No es adecuado para la interacción compatible con pines, ya que tiene un coeficiente de fracción alto
• Algunos de sus sistemas no pueden incluir proporciones de aspecto de microvías de 1:1
• Oro de inmersión en níquel no electrolítico (ENIG)
  

La inmersión en níquel electrolítico se está volviendo popular rápidamente en la industria de PCB, ya que supera muchas de las deficiencias significativas asociadas con otros acabados superficiales. ENIG tiene un proceso de solicitud de dos partes. En primer lugar, se aplica una capa de níquel para que sirva como barrera para el cobre y como superficie adecuada sobre la que se puedan soldar los componentes. Luego se usa otra capa de oro para proteger la capa de níquel durante el tiempo que el tablero está almacenado.

Acabado de superficie de PCB:ventajas

La ventaja más significativa de ENIG es que es ideal para la nueva y próxima generación de componentes de superficie compleja, incluidos flip chips y BGA; otros acabados superficiales presentan carencias que limitan su aplicación en estos nuevos tableros. Otras ventajas incluyen:

• Es ideal para superficies planas como las capas de níquel y oro tan finas y uniformes
• No contiene plomo
• Ideal para PTH
• Tiene una larga vida útil

Desventajas

aunqueAunqueAunque ENIG tiene una larga vida útil, también se ha asociado con el "síndrome de la almohadilla negra", un problema común que conduce a la acumulación de fósforo entre las capas de níquel y oro, lo que provoca fracturas y conexiones defectuosas de la placa. La única otra gran desventaja es que no es ideal para volver a trabajar.

• Níquel Paladio (ENEPIG)

El acabado de superficie de PCB de níquel paladio (ENEPIG) es una actualización de ENIG. En ENIG, se ha demostrado que el oro de inmersión destruye la capa de níquel. ENEPIG introduce una capa de paladio chapado entre las capas de oro y níquel.

Ventajas

ENEPIG ha sido denominado el "acabado universal" porque se aplica a muchos tableros modernos y muy avanzados con múltiples paquetes de superficie. Viene con una gama de ventajas que incluyen:

• Es una superficie plana.
• Fácil de procesar
• No tiene un efecto tóxico en la piel.
• No contiene plomo.
• Ideal para múltiples ciclos de reflujo
• Es altamente compatible con soldaduras Sn-Ag-Cu.
• Tiene una larga vida útil.

Desventajas

• A menudo resulta en la aparición de una almohadilla negra
• Reduce la fiabilidad de la junta de soldadura
• La capa de paladio es demasiado gruesa para admitir el rendimiento de soldabilidad
• Se tarda más en humedecer en comparación con otros acabados de superficie
• Se ve afectado por las condiciones de enchapado
• Es caro en comparación con la mayoría de los otros acabados de superficie
  OSP (conservante de soldabilidad orgánico)

OSP es un acabado superficial orgánico a base de agua. Es selectivo en su unión con el cobre y también hace que la PCB sea soldable.

Acabado de superficie de PCB:ventajas

El acabado superficial OSP destaca por su respeto al medio ambiente ya que es orgánico y en base agua. También hace que sea fácil de aplicar y el proceso es relativamente corto y sencillo en comparación con otros acabados superficiales. Sus ventajas incluyen:

• Proporciona una superficie uniforme y coplanaria
• Requiere poco mantenimiento del equipo
• No contiene plomo
• Es reparable

Desventajas

El OSP es orgánico y a base de agua, lo que lo hace bastante sensible a los daños durante la manipulación. Está ligado a varias otras deficiencias:

• Tiene una vida útil corta

• Es terrible para la PTH

Acabado de superficie de PCB:cómo elegir acabados de superficie de PCB

Las diferencias en estos tipos de acabados superficiales de PCB los hacen adecuados e inadecuados para usos específicos. Para ello, quien busque aplicar el acabado superficial ideal debe tener en cuenta varios factores:

• Acabado de la superficie de PCB:planitud de la almohadilla

Como se mencionó por separado, algunos acabados superficiales dan como resultado superficies irregulares que pueden impedir el rendimiento, la soldabilidad y otros factores. Si la planitud es un factor importante, considere acabados superficiales que tengan capas delgadas y uniformes. Las opciones adecuadas, en este caso, incluyen ENIG, ENEPIG y OSP.

• Solderabilidad y humectabilidad

La soldabilidad es siempre un factor crucial cuando se trabaja con PCB. Se ha demostrado que acabados superficiales específicos como OSP y ENEPIG dificultan la soldabilidad, mientras que otros como HASL son ideales para ello.

• Unión de alambre de oro o aluminio

Si su PCB requiere unión de alambre de oro o aluminio, sus opciones pueden estar limitadas a ENIG y ENEPIG.

• Condiciones de almacenamiento

Como se mencionó, algunos acabados superficiales como OSP hacen que las PCB sean frágiles cuando se manipulan, mientras que otros mejoran la durabilidad. Debe tenerse en cuenta de antemano al considerar los requisitos de almacenamiento y manipulación. Solo cuando se puedan cumplir los requisitos de manipulación y almacenamiento sin riesgos, se deben aplicar acabados superficiales que hagan que las PCB sean delicadas.

• Ciclos de soldadura

¿Cuántas veces se soldará y reelaborará la PCB? Como se muestra, muchos acabados superficiales son ideales para volver a trabajar. Sin embargo, otros, como el estaño de inmersión, no son ideales para volver a trabajar.

• Acabado de superficie de PCB:conformidad con RoHS

El cumplimiento de RoHS es crucial al determinar el acabado de la superficie a seguir. Por lo general, todos los acabados de superficie que utilizan plomo no cumplen con RoHS y deben evitarse.

Conclusión

Como se ha señalado, cada tipo de acabado superficial tiene elementos únicos que lo diferencian del resto. Estos elementos hacen que estos acabados sean tanto adecuados como inadecuados para aplicaciones específicas y, en última instancia, la opción ideal depende de la composición de la placa de circuito impreso.

En WellPCB, tenemos una vasta experiencia con placas de PCB y acabados superficiales. ¡Póngase en contacto para obtener más información sobre los diferentes tipos de superficies de PCB y más! Nos encantaría ayudarlo a encontrar el acabado de superficie ideal para su PCB.