Tipos de acabado de superficie de PCB

Esta guía cubre todos los aspectos críticos de los acabados superficiales de PCB.

Entonces, antes de comenzar a fabricar PCB, lea esta guía.

¿Qué es un acabado de superficie de PCB?

Un acabado de superficie de PCB es un recubrimiento que se aplica sobre el circuito conductor en una superficie de placa de circuito impreso despoblada.

Encontrará que el acabado de la superficie de PCB puede constar de varios elementos aplicados a través de diferentes procesos.

El procedimiento de acabado de superficies de PCB es particularmente útil para PCB con trazas de cobre y, por lo general, precede al proceso de soldadura.

 Acabado de superficie de PCB

Considera que la aplicación de un acabado de superficie de PCB es importante por dos razones principales.

Incluyen;

• El uso de un acabado superficial en una placa de circuito impreso es útil para evitar la corrosión de la ruta de la placa conductora. La corrosión de las trazas de cobre se produce debido al proceso de oxidación.
• Cuando aplica un acabado de superficie de PCB, descubre que mejora la capacidad de superficie de la placa cuando se sueldan los componentes.

Hay varias opciones de materiales para usar al aplicar el acabado superficial de PCB.

Los materiales utilizados tienen diferentes propiedades y capacidades.

Algunos de los elementos materiales utilizados en el acabado de superficies de PCB incluyen oro, níquel, estaño, plata y plomo.

Estos materiales también tienen diferentes procedimientos de aplicación y proporcionan diferentes niveles de soldabilidad.

¿Cuáles son los factores a considerar al elegir un acabado de superficie de PCB?

La elección del acabado superficial a utilizar en una placa de circuito impreso depende de varios factores.

Como tal, puede basar su elección de acabado de superficie considerando cada uno de los factores a continuación.

• El costo de aplicar un acabado de superficie en particular, ya que algunos acabados son más costosos que otros.
• En consecuencia, el tamaño del tablero y la cantidad de tableros producidos también afectarán su decisión.
• La naturaleza y las propiedades de los componentes que se emplearán en la placa también guiarán su decisión.
• El estándar de durabilidad esperado del acabado superficial utilizado.
• Las consecuencias para el medio ambiente derivadas del uso de un acabado de superficie de PCB particular.

¿Cuáles son algunos de los acabados superficiales utilizados en las PCB?

Hay muchas opciones para elegir al elegir un acabado de superficie para su placa de circuito impreso.

Algunas de las opciones comunes incluyen:

• La Nivelación de soldadura de aire caliente (HASL) que puede contener plomo o elemento libre de plomo.
• Estaño de inmersión y plata de inmersión.
• Oro de inmersión en níquel no electrolítico (ENIG)

¿Cómo se aplica la nivelación de soldadura de aire caliente?

HASL es un acabado de superficie compuesto por material de soldadura que consta de elementos de plomo y estaño.

Encuentra este acabado superficial como uno con los requisitos de menor costo.

Además, la disponibilidad de HASL hace que su uso sea popular.

Acabado superficial HASL

En la nivelación con soldadura de aire caliente, la placa de circuito impreso se baña en soldadura licuada de manera que las trazas conductoras quedan sumergidas.

Luego se utiliza una corriente de aire caliente en una línea de acción perpendicular a la placa para nivelar la soldadura.

El objetivo es distribuir uniformemente la soldadura por la superficie de la placa con el mismo grosor.

¿Cuáles son las ventajas de usar HASL como acabado de superficie de PCB?

Hay varios beneficios que se pueden obtener al emplear la nivelación de soldadura por aire como acabado en la superficie de la placa de circuito. Estos beneficios incluyen:

• HASL es una alternativa de bajo costo para el acabado de superficies de PCB.
• También encontrará que, como resultado de su bajo costo, hace asequible el uso de grandes producciones de PCB.
• HASL proporciona una superficie de soldadura confiable tanto para componentes con plomo como para componentes adheridos a la superficie.
• El uso de HASL ha resistido la prueba del tiempo, convirtiéndolo en el acabado más implementado en la industria de fabricación de PCB.

¿De qué manera se usa HASL Limited como acabado de superficie de PCB?

Si bien la nivelación con soldadura de aire caliente se aprecia de muchas maneras, su uso está limitado en los siguientes casos.

• HASL contiene elementos de plomo en su composición. Se ha identificado que el plomo causa daños personales y ambientales y se desaconseja su uso.

En consecuencia, se considera que el tipo de acabado superficial HASL no cumple con las recomendaciones de RoHS.

• El procedimiento de nivelación utilizado en HASL no crea una superficie completamente nivelada.

Por lo tanto, encontrará una disparidad de grosor en la placa, especialmente en relación con los tamaños de las almohadillas de soldadura.

En consecuencia, la unión de componentes de tamaños pequeños, con paso fino, como los chips de contorno pequeño, es un problema.

• Además, cuando coloca componentes con un paso fino sobre este acabado superficial, existe el peligro de que se formen puentes.
• Idealmente, las placas de circuito impreso que emplean interconexiones de alta densidad no son adecuadas para este tipo de acabado.

Encuentra incompatibles sus altas demandas de conectividad y el acabado menos impresionante de HASL.

¿Se puede proporcionar el acabado de superficie de PCB de nivel de soldadura de aire caliente sin plomo?

MIENTRAS encuentra que la composición de HASL incluye elementos de estaño y plomo, a veces el plomo se reemplaza con otros elementos ecológicos.

El reemplazo del plomo se debe a la naturaleza peligrosa del elemento para el medio ambiente y como estipulación de la iniciativa RoHS.

De ello se deduce que el plomo puede ser reemplazado por elementos como el cobre, el níquel y el germanio.

El estaño se retiene en esta composición.

Además, en este tipo de soldadura se puede emplear una mezcla de más de tres elementos.

El HASL sin plomo se ajusta a los ideales de la iniciativa RoHS.

¿Qué beneficios se derivan del uso de HASL sin plomo como acabado de superficie de PCB?

Encontrará que el uso de soldadura sin plomo en la nivelación con aire caliente logra lo siguiente:

• La respuesta de la superficie al proceso de soldadura es excepcional permitiendo una adherencia óptima.
• También encontrará que HASL sin plomo es mucho más asequible en comparación con otras técnicas utilizadas en el acabado de superficies de PCB.
• Además, puede emplear HASL sin plomo de manera fácil y económica en una gran cantidad de tableros.
• La respuesta de un acabado superficial sin plomo a los cambios de temperatura es notable.

¿Hay algún inconveniente asociado con HASL sin plomo como acabado de superficie de PCB?

Sí hay.

Encontrará que HASL sin plomo está limitado como acabado de superficie de PCB de las siguientes maneras:

• Al igual que HASL que contiene plomo, la superficie lograda no es del todo lisa. Encontrará diferentes espesores exhibidos con diferentes zonas de soldadura.
• Además, la eliminación del plomo da como resultado un aumento de los requisitos de temperatura para la preparación de la soldadura. Encuentras temperaturas de más de 250 ^oC requerido para procesar HASL sin plomo.
• El HASL sin plomo ofrece poco soporte para pequeños componentes montados en superficie. Algunos de estos componentes incluyen aquellos con pasos finos para accesorios como la matriz de rejilla de bolas.
• Cuando se utiliza HASL sin plomo para componentes con pasos finos, como el contorno pequeño, tiende a producirse puenteo. Los puentes crean rutas no deseadas de flujo de carga eléctrica en la superficie de la placa.

¿Qué son los recubrimientos de inmersión en el acabado superficial de PCB?

Los recubrimientos por inmersión son acabados superficiales empleados en placas de circuito impreso sumergiéndolas en estados fundidos de elementos particulares.

La formación del recubrimiento depende de un proceso químico que ocurre durante la inmersión.

En este proceso, los iones metálicos del elemento fundido se adhieren a la superficie del tablero.

Los elementos comunes utilizados en el proceso de inmersión incluyen plata, estaño y oro.

Encontrará que los revestimientos de inmersión cuestan más que las técnicas de acabado ordinarias como HASL.

¿Por qué se prefieren los recubrimientos de inmersión a otras técnicas de acabado de superficie de PCB?

Si bien los acabados superficiales de inmersión son más caros que otros acabados superficiales de PCB, encuentran un uso popular por una variedad de razones.

El uso de recubrimientos de inmersión está influenciado por las siguientes razones:

• Se logra un alto nivel de suavidad al emplear recubrimientos de inmersión.
• Los acabados superficiales de inmersión son adecuados para componentes pequeños montados en superficie con perfiles finos, como conjuntos de rejilla de bolas y de contorno pequeño.
• El uso de técnicas de inmersión para aplicar un acabado superficial cumple con la iniciativa RoHS. Encontrará que los compuestos utilizados en el proceso de inmersión no contienen plomo.
• La superficie resultante de los recubrimientos por inmersión responde favorablemente al proceso de soldadura incluso cuando se lleva a cabo varias veces.
• Un acabado resultante de la técnica de inmersión puede tolerar fluctuaciones de temperatura de un amplio rango sin deformarse.
• Puede aplicar un nuevo acabado de superficie sobre un revestimiento de inmersión con el tiempo sin obstaculizar la funcionalidad de la placa.

¿Qué recubrimientos de inmersión se utilizan en el acabado de superficies de PCB?

Hay dos recubrimientos de inmersión comunes que se utilizan para las placas de circuito impreso.

Encontrará estaño de inmersión y plata de inmersión aplicados como acabados superficiales de placas de circuito populares.

· Lata de inmersión

El estaño de inmersión implica la formación de capas químicas de la traza de cobre en una superficie de PCB con iones de estaño.

El resultado es la formación de una sola capa de estaño sobre el patrón conductor.

Además, la superficie incluso permite el uso de este acabado superficial para accesorios de tableros pequeños.

Encuentra que el estaño proporciona el requisito de menor costo cuando se implementa para el acabado superficial por inmersión.

Además, si bien puede admitir accesorios de placas pequeñas, responde notablemente bien al proceso de soldadura.

El acabado de la superficie logrado a través del estaño por inmersión no se ve afectado por las fluctuaciones de temperatura.

Sin embargo, encontrará que el recubrimiento de estaño por inmersión es delicado al tacto y, en consecuencia, requiere el uso de guantes protectores.

Además, la formación de bigotes es una preocupación cuando se emplea un acabado superficial de estaño por inmersión.

Además, los estaños reaccionan severamente a las aplicaciones de máscaras de soldadura que requieren una presa ancha.

De ello se deduce que su uso con máscaras removibles es altamente ineficaz.

· Plata de Inmersión

En la plata de inmersión, se deposita químicamente una capa de plata sobre el patrón de cobre para formar una capa uniforme.

Si bien la compatibilidad cobre-plata es mejor que la compatibilidad cobre-estaño, la plata se empaña con la exposición al aire.

Por lo tanto, el embalaje de PCB con recubrimiento de plata por inmersión debe ser hermético.

Cuando está empaquetado de forma segura, puede tardar hasta un año antes de realizar el proceso de soldadura en la PCB.

De lo contrario, el proceso de soldadura debe realizarse dentro de las veinticuatro horas.

La plata de inmersión se puede recubrir con una capa de oro para protegerla del deslustre.

En consecuencia, el recubrimiento puede durar más que cuando no se recubre.

¿Por qué no se utiliza el estaño de inmersión como acabado superficial de PCB para lotes de producción pequeños?

Si bien la inmersión en estaño se usa comúnmente cuando se trabaja con grandes volúmenes de PCB, su uso está limitado en pequeñas cantidades de placas.

Un factor que contribuye a esta limitación es el deslustre del revestimiento de estaño sobre la traza de cobre conductor.

En consecuencia, esto afecta la soldabilidad con el tiempo.

Acabado de superficie verde en PCB

Por lo tanto, para mitigar el impacto del deslustre en la superficie de la placa de circuito, el proceso de soldadura debe seguir rápidamente.

Cuando la soldadura se realiza sin demora, puede lograr mejores conexiones de soldadura.

Dado que se realizan grandes volúmenes de PCB en procesos de pasos sucesivos, se reduce el tiempo entre procesos.

Como resultado, cuando finalice el proceso de recubrimiento, seguirá el proceso de soldadura.

Las producciones pequeñas se abordan de manera diferente, ya que pueden detenerse para permitir el logro de volumen para mitigar los costos.

¿Cuáles son las características de la plata de inmersión como acabado superficial de PCB?

La plata de inmersión tiene varias características que funcionan a su favor y en contra.

Algunas de las ventajas atribuidas a la plata de inmersión incluyen:

• Un acabado superficial brillante que es liso y plano.
• La plata de inmersión proporciona una superficie de fijación estable para los accesorios de tableros pequeños, como chips de contorno pequeño y matrices de rejilla de bolas.
• Puede trabajar en una superficie conductora recubierta de plata varias veces sin afectar las funciones de la placa.
• La alta capacidad de transferencia de carga eléctrica de la plata hace que este tipo de recubrimiento sea muy adecuado para aplicaciones con requisitos de alta velocidad.

Por otro lado, las dudas sobre la plata de inmersión como acabado superficial de PCB incluyen:

• Su fácil irritabilidad cuando se manipula por lo que requiere cuidado para evitar infracciones superficiales como resultado.
• El suministro de placas de circuito impreso con plata de inmersión como recubrimiento superficial requiere un empaque hermético, lo que aumenta el costo. De manera similar, los costos aumentan cuando se deposita una capa de oro sobre la capa de plata para evitar el deslustre.
• Para eliminar los costos adicionales causados ​​por el deslustre, el proceso de soldadura debe realizarse poco tiempo después. Como tal, hay poco tiempo para trabajar en la comprobación de otros aspectos de la placa después del recubrimiento y antes de soldar.
• Encuentra problemas de compatibilidad cuando utiliza PCB con acabado de superficie de inmersión con máscaras extraíbles.

¿Qué es ENIG en el acabado superficial de PCB?

ENIG es un acrónimo de Electroless Nickel Immersion Gold.

ENIG es un acabado superficial que se compone de una combinación de níquel-oro lograda mediante baño electrolítico e inmersión respectivamente.

Usted encuentra un excelente resultado superficial con este acabado superficial atribuyéndolo al alto costo incurrido en su logro.

El proceso ENIG consta de dos pasos, la aplicación de níquel y la inmersión en oro.

Se aplica oro sobre el níquel para evitar que sucumba a una reacción con el oxígeno atmosférico.

Antes de eso, la superficie de cobre se cataliza con paladio antes de la aplicación de níquel.

Se utiliza una solución adecuadamente concentrada compuesta de iones de níquel para aplicar electrolíticamente una capa de níquel sobre el patrón conductor.

Para asegurar la formación de una capa uniforme, se controlan la temperatura de la solución y la concentración de níquel.

La colocación de una capa de oro implica el uso de una técnica de inmersión.

En este caso, el tablero niquelado se sumerge en una solución muy concentrada en iones de oro.

Se produce un proceso de reducción donde los iones de oro en la solución se reducen formando un depósito de metal en la superficie de níquel.

El revestimiento de oro depositado sobre la capa de níquel tiene un espesor que permite que el níquel conserve su soldabilidad.

Sin embargo, también necesita evitar la interacción con las moléculas de oxígeno para evitar la oxidación.

En consecuencia, encuentra la necesidad de mantener una estrecha tolerancia.

¿Por qué se prefiere ENIG a otros acabados superficiales de PCB?

Si bien la ejecución de un acabado superficial de PCB ENIG es un proceso costoso, los beneficios derivados del acabado justifican el costo.

 Acabado superficial ENIG

Encuentra que la preferencia de ENIG a otros acabados superficiales para PCB se basa en los siguientes motivos:

• El recubrimiento ENIG es rígido y resistente con la capacidad de durar mucho tiempo. En consecuencia, no encuentra la necesidad de volver a trabajar con este acabado.
• El nivel de suavidad y uniformidad logrado a través de ENIG es ejemplar, proporcionando una buena superficie para la fijación de componentes pequeños.
• Con los acabados de las placas de circuito ENIG, puede emplear conexiones de cables sin interferir con la calidad.
• Encontrará que el acabado ENIG tiene un impresionante rendimiento de antioxidación y soldabilidad fortalecido por el uso dual de materiales de oro y níquel.
• Además, puede utilizar de manera efectiva los accesorios para tableros con contactos ajustables en una superficie de tablero con acabado ENIG.
• Los elementos utilizados en el acabado de superficie ENIG no representan ningún daño conocido para el medio ambiente, lo que hace que el acabado cumpla con la normativa RoHS.

¿Qué es una almohadilla negra en el acabado de la superficie de PCB?

Una almohadilla negra es una formación no deseada que a veces se manifiesta cuando se usa ENIG como acabado superficial.

Una almohadilla negra resulta de la fuga de la sustancia a base de azufre contenida en la máscara de soldadura a través del recubrimiento de oro.

De ello se deduce que de esta filtración se deriva la formación de una capa de fósforo intercalada por las capas de níquel y oro.

Encuentra que esta formación no puede transferir carga eléctrica y puede causar aislamiento eléctrico.

Además, puede ocasionar grietas en la superficie alterando la uniformidad y posteriormente la soldabilidad.

¿Cómo se aplica OSP como acabado de superficie de PCB?

OSP se refiere al conservante de soldabilidad orgánico.

Como su nombre indica, este tipo de acabado es orgánico y a base de agua.

Encontrará que el acabado OSP se adhiere bien a la superficie de cobre y ofrece una protección eficaz contra la corrosión.

Además, ofrece una buena superficie de soldadura.

Para iniciar la aplicación de OSP, la superficie de cobre se limpia para garantizar que esté libre de contaminantes.

Los agentes químicos se utilizan en el proceso de limpieza antes de ser enjuagados.

También puede mejorar la apariencia de la superficie de la tabla eliminando protuberancias y nódulos.

Otro proceso de enjuague sigue al paso de mejora de la superficie, solo que esta vez se emplea una solución ácida.

A partir de entonces, el conservante de soldadura orgánico se aplica mediante un mecanismo transportador que garantiza que se aplique una capa delgada.

Encuentra que el recubrimiento resultante tiene un espesor en el rango de nanómetros.

Al colocar las capas, se lleva a cabo un procedimiento de enjuague especializado que desioniza la capa.

Finalmente, la superficie se seca lista para el almacenamiento.

El almacenamiento de una placa de circuito con acabado OSP requiere condiciones ideales de temperatura y humedad.

Los valores extremos de temperatura y humedad afectarán la superficie de la tabla al causar roturas y remojo.

Además, las tablas con este tipo de acabado deben mantenerse alejadas de la luz solar directa.

¿OSP Finish admite la fijación de componentes pequeños?

Sí, así es.

Puede usar el acabado OSP cuando busque adjuntar un perfil pequeño Componentes de PCB como rejillas de bolas.

Además, es destacable la planitud conseguida por el acabado OSP.

Además, su humectabilidad influye en la capacidad de llevar a cabo el procedimiento de soldadura sobre el recubrimiento.

Componentes de PCB

Otros beneficios destacables derivados del uso de OSP son el bajo coste de implantación de este acabado y su sencillez.

Además, no representa ninguna amenaza ambiental debido a su contenido cero de plomo.

También encontrará que este acabado es tolerante a los ciclos térmicos dentro de ciertos rangos y se puede aplicar varias veces.

¿Cuáles son algunas de las limitaciones de OSP como acabado de superficie de PCB?

El uso del acabado OSP ha ido en aumento debido a su bajo costo y características amigables con el medio ambiente.

Sin embargo, este acabado de superficie de PCB tiene algunos inconvenientes relacionados con su uso.

• Descubrirá que dado que el proceso de recubrimiento OSP no se realiza químicamente, determinar el grosor de la capa es un desafío.
• Además, el uso del conservante de soldadura orgánico es difícil en placas de circuito con orificios pasantes metalizados.
• Al comparar la resistencia del acabado OSP con otros acabados superficiales, presenta una puntuación más baja. Lo encuentra altamente receptivo al tacto que requiere un manejo especializado.
• La capacidad del acabado OSP para resistir pruebas de temperatura repetidas es baja. Por lo tanto, la soldadura no se puede realizar varias veces.
• El acabado OSP tiene una vida útil y durabilidad limitadas, lo que desalienta las producciones y el almacenamiento de larga distancia.
• Examinar una placa con acabado OSP en busca de defectos es un proceso agotador.
• Al aplicar pasta de soldar en una PCB con acabado OSP, la corrección de errores de aplicación puede dificultar la funcionalidad de la placa.

¿Puede un acabado de superficie de PCB tener varias capas?

Mientras que muchos acabados superficiales contienen una capa simple o doble, el acabado ENEPIG implementa tres capas de material.

ENEPIG es un acrónimo de Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold, que es un acabado ENIG con una capa extra de paladio.

El acabado de la placa de circuito impreso no representa un daño inminente para el medio ambiente y se adhiere a los estándares RoHS.

En un acabado ENEPIG, la capa de paladio se aporta sobre la capa de níquel.

Encontrará que esto evita la corrosión de la superficie de cobre debido a las fugas que provocan la formación de almohadillas negras.

Luego se aplica una capa de oro sobre la capa de paladio.

El oro ofrece resistencia a la oxidación preservando el estado químico de los elementos que se encuentran debajo.

El uso de paladio en el acabado ENEPIG permite el uso de un recubrimiento de oro más delgado que ahorra costos.

Además, encontrará que este acabado es muy resistente con una vida útil prolongada.

También puede usar ENEPIG en PCB HDI con requisitos de alta velocidad.

Igualmente espléndido sobre el acabado ENEPIG es su planeidad y soldabilidad.

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