Как выбрать покрытие и толщину платы печатной платы?
Как только плата прошла стандарт ПХБ производство процесс, голая медь на печатной плате готова к поверхностной обработке. Покрытие печатной платы используется для защиты любой меди на печатной плате, которая может быть обнажена через паяльную маску., будь то колодки, переходные отверстия, или другие проводящие компоненты. Конструкторы обычно по умолчанию используют свинцово-луженое покрытие., но другие варианты покрытия могут лучше подойти для вашей платы..
В этой статье, Я расскажу о различных вариантах материалов покрытия печатных плат и их преимуществах в печатных платах.. Доступны различные варианты в зависимости от вашей надежности или потребностей применения., вы можете проверить, может ли производитель применить необходимое вам покрытие в вашем дизайне.. Мы рассмотрим эти варианты и кратко обсудим, как покрытие влияет на потери..
Типы покрытия печатных плат
Существует множество материалов для покрытия печатных плат.. В следующих разделах я суммировал популярные материалы, которые дизайнеры должны знать и понимать.. Я никогда не встречал производителя, который не предлагал бы все эти опции.. Если ваш целевой производитель прямо не указывает, что он предлагает один из вариантов в списке ниже, вы всегда можете отправить им электронное письмо, чтобы получить список их возможностей., включая варианты материала покрытия печатной платы.
Олово-свинцовое и иммерсионное лужение
Эта отделка печатной платы может быть самым дешевым вариантом., но он не соответствует требованиям RoHS из-за использования свинца в гальванопокрытии. Жестяная банка является бессвинцовой альтернативой для плат начального уровня..
Преимущество: 
Ультраплоская поверхность Недорогой Совместим со стандартным припоем.
Недостатки: Не способствует многократному сборочному процессу или доработке. Со временем образует оловянные усы Диффузия олова в медь может сократить срок хранения в зависимости от содержания интерметаллических соединений. Может повредить паяльную маску в процессе нанесения покрытия.
Выравнивание припоя горячего воздуха (Провести кровотечение) и бессвинцовый HASL
HASL когда-то был очень популярным вариантом отделки., но он не так надежен, как другие материалы обшивки. Он недорогой и имеет бессвинцовый вариант., поэтому его можно использовать как вариант обшивки начального уровня.
Преимущество: Недорогой Можно отремонтировать Из-за плохой смачиваемости
Недостатки:Неровная поверхность делает его менее полезным для небольших устройств SMD. Может быть поврежден термическим ударомМожет быть сложно паять
Химическое никелирование, иммерсионное золочение (Соглашаться)
Учет недостатков SnPb и иммерсионного лужения, ENIG в настоящее время является, пожалуй, самой популярной обработкой поверхности в отрасли.. В этом обшивочном материале, никель действует как барьер между медью и тонким поверхностным слоем золота паяемого компонента..
Преимущество:
▶ Сверхплоская поверхность
▶ Отверстия PTH легко закрываются
▶ Широко доступен
▶Легкая пайка
▶Подходит для компонентов с мелким шагом
▶Высокая надежность от механических повреждений
▶Проволочное соединение (алюминий)
Недостатки
▶ Не подходит для многократной сборки или доработки.
▶ Возможно проникновение фосфора между слоями золота и никеля., известный как синдром черной подушечки
▶ Грубые интерфейсы могут привести к потере сигнала на высоких частотах.
Органическая припаяя консервант (Оп)
Это органическое, Отделка на водной основе избирательно связывается с медью, обеспечивая очень ровную поверхность.. Как органический материал, он чувствителен к обращению и загрязнениям, хотя процесс нанесения проще, чем у других материалов для покрытия печатных плат.. Он также имеет очень низкие потери на высоких частотах..
Преимущество:
▶ Сверхплоская поверхность
▶ Ремонтопригодность после нанесения
▶Простой процесс подачи заявки
▶Очень низкие межсетевые потери на высоких частотах
▶Проволочное соединение (алюминий)
Недостатки:
▶Легко повредить
▶Короткий срок хранения
Иммерсионное серебряное покрытие
Это мой любимый материал для покрытия печатных плат для высокочастотных применений.. Он образует гладкий интерфейс с голой медью и, следовательно, не увеличивает потери в проводниках, как это делают другие покрытия печатных плат.. Главный недостаток – на голой доске теряет блеск., поэтому его следует паять и герметизировать как можно скорее после изготовления..
Преимущество:
▶ Легкая пайка алюминия и соединение проводов
▶ Сверхплоская поверхность
▶ Подходит для мелкого шага
▶ Лучше подходит для высокочастотных соединений в системах высокой надежности.
▶Проволочное соединение (алюминий)
Недостатки:
▶ Появление серебристых пятен со временем
▶Обнаженный (распаянный) проводники со временем теряют блеск, хотя добавление OSP помогает предотвратить это ▶Может быть сложно установить отверстия малого диаметра
Твердое золото
По сути, этот материал покрытия представляет собой ENIG., но имеет очень толстый внешний слой золота, что делает его одним из самых дорогих материалов для покрытия печатных плат.. Слой золота создает твердую поверхность, которую можно повредить., но его толщина затрудняет полное обнажение слоя никеля.
Преимущество:
▶ Склеивание проволокой (алюминий и золото)
▶ Очень прочная поверхность
Недостатки.
▶ Очень дорого
▶ Не применимо к местам пайки.
▶ Требуются дополнительные этапы процесса для выборочного применения.
▶ Может возникнуть хрупкое растрескивание.
Как указать материал и толщину покрытия печатной платы
Типичные значения толщины покрытия печатной платы составляют около 100 микродюймы. Для иммерсионного серебра и OSP, типичная толщина может быть всего лишь около 10 микродюймы. Если вы производите прототип и у производителя есть стандартное предложение, у вас будет возможность указать тип обшивки на их формах. На этих формах, они могут не попросить вас указать толщину, поэтому обязательно укажите это, если вам нужна определенная толщина. После указания желаемой стоимости покрытия, вашему производителю необходимо будет убедиться, что покрытие может быть надежно нанесено на желаемую толщину..
Почему важна толщина плакируемого материала? Есть две причины. Первый, стандарт IPC-2221A определяет минимальную толщину покрытия для каждой категории продуктов IPC. (см. таблицу 4.3). Если вы хотите, чтобы ваш продукт соответствовал любой из стандартных категорий продуктов IPC, затем нужно убедиться, что толщина покрытия соответствует заявленным характеристикам. Обычно, если вы укажете категорию товара, как вы обычно делаете в своих производственных заметках, будет подразумеваться минимальная толщина покрытия. Просто убедитесь, что вы не противоречите себе, в противном случае производитель отправит вам электронное письмо с просьбой оставить комментарии по покрытию..
Еще одна причина беспокоиться о толщине покрытия печатной платы — это ее влияние на потери.. На низких частотах, вы, вероятно, не заметите никакого влияния на частоту, поэтому для низкоскоростных цифровых сигналов и радиочастот суб-ГГЦ не нужно сильно беспокоиться о толщине покрытия печатной платы.. Я напечатал на заказ передатчики, работающие на частоте Wi-Fi 5,8 ГГц, с помощью ENIG. (не лучший выбор для высоких частот) это затопило приемник в нашей тестовой установке, так что если ваша схема верна, на этих частотах можно даже обойти большую часть покрытия.
Проблема потерь возникает на частотах миллиметровых волн., например радар ближнего действия (24 ГГц) и выше. На этих частотах, шероховатость меди становится очень заметным фактором потерь, особенно на ВЧ-подложках с низкими потерями, таких как Rogers. Толщина покрытия будет определять шероховатость сигнала при его распространении., и это отразится на сопротивлении скин-эффекту.
