Обирайте фінішне покриття плати, виходячи з найвимогливішої відкритої ділянки: контактного майданчика з малим кроком, місця для дротяного з’єднання або контакту роз’єму. Для звичайних вивідних компонентів і деталей із більшим кроком HASL може бути практичним вибором. Якщо потрібні рівніші паяльні майданчики, часто варто розглянути ENIG. Якщо конструкція також потребує дротяного з’єднання, кандидатом є ENEPIG, але конкретну систему з’єднання потрібно кваліфікувати. Для контактів із багаторазовим сполученням може знадобитися вибіркове тверде золото.
Рішення щодо покриття слід зафіксувати в кресленні та документації закупівлі, а не лише у спадному списку замовлення. На вибір можуть вплинути сплав для паяння, геометрія майданчиків, зберігання, вимоги до з’єднання та зношування контактів.
Що забезпечує фінішне покриття, а чого воно не забезпечує
Перед складанням фінішне покриття захищає відкриту мідь. Його безпосередні завдання — захистити мідь і надати поверхню, придатну для запланованої операції, наприклад паяння. Покриття також може впливати на площинність майданчиків, чутливість до поводження та межі поділу, що утворюються під час складання.
Паяльна маска — це інше. Вона захищає вибрані ділянки плати, залишаючи отвори для майданчиків, контактів та інших елементів. Маска не замінює покриття відкритої міді. Розміри й суміщення її отворів усе ще можуть впливати на нанесення пасти, паяння та з’єднання. Про маску див. Що таке паяльна маска?.
У чотирьох порівнюваних тут варіантів різна структура шарів:
- HASL: на відкриту мідь наносять олов’яно-свинцеве паяльне покриття та вирівнюють гарячим повітрям.
- Безсвинцевий HASL: у тому самому загальному процесі використовують безсвинцевий паяльний сплав. Його склад треба зазначити або підтвердити.
- ENIG: тонкий шар золота зануренням покриває хімічно осаджений нікель.
- ENEPIG: після хімічно осадженого нікелю наносять хімічно осаджений паладій, а потім золото зануренням.
Золото в ENIG і ENEPIG — це не товсте зносостійке контактне покриття. Його роль пов’язана із захистом підкладеного фінішного шару; сама його наявність не підтверджує придатність до багаторазового сполучення або до конкретного дроту для з’єднання.
Порівняйте покриття на відкритій ділянці
| Покриття | Паяння та площинність | Зберігання й поводження | З’єднання та контакти |
|---|---|---|---|
| Олов’яно-свинцевий HASL | Звичне паяльне покриття для сумісних вузлів. Вирівняний припій може бути нерівномірним, тому перевіряйте малі майданчики та компоненти, чутливі до копланарності. | Захищайте від забруднення й окиснення; погодьте пакування, граничний строк зберігання та критерії приймання. | Не вважайте його придатним для дротяного з’єднання чи контактів із багаторазовим ковзанням. Вміст свинцю може виключити його з огляду на виріб або процес складання. |
| Безсвинцевий HASL | Підходить для сумісних процесів паяння, але важливі сплав і топографія майданчиків. Він може бути менш площинним, ніж ENIG або ENEPIG. | Приймання після зберігання залежить від фактичного покриття, пакування й умов; не переносіть строк придатності від іншого постачальника чи сплаву. | Самого безсвинцевого покриття недостатньо для кваліфікації з’єднання або контакту. Підтвердьте конкретний сплав і застосування. |
| ENIG | Зазвичай площинніший за HASL і часто розглядається для майданчиків із малим кроком. Межа з нікелем і якість покриття залишаються важливими для надійності паяного з’єднання. | Захищайте поверхню від пошкоджень і забруднення. Зовні неушкоджене золото саме по собі не є випробуванням паяності. | Не є автоматично придатним для дротяного з’єднання. Не вважайте тонке золото зануренням заданою зносостійкою поверхнею. |
| ENEPIG | Зазвичай площинний і придатний до паяння, якщо структура шарів сумісна з процесом складання. | Ділянки з’єднання чутливі до забруднення й поводження; погодьте захист і момент відкриття пакування. | Кандидат для деяких застосувань дротяного з’єднання за умови кваліфікації дроту, обладнання, майданчика й процесу. Він автоматично не замінює тверде золото на зношуваному контакті. |
Площинність — це відносна перевага, а не гарантія виходу придатних вузлів. Рівне покриття не компенсує невідповідний посадковий майданчик, короблення плати, погане відокремлення пасти від трафарету або компонент поза допуском копланарності.
Паяльний сплав, оплавлення та покриття мають бути сумісними
Олов’яно-свинцевий HASL містить свинець; безсвинцевий HASL не використовує олов’яно-свинцеве покриття. Ця відмінність важлива під час вибору сумісного сплаву та перевірки нормативних або клієнтських вимог до виробу.
Не ототожнюйте «безсвинцеве покриття» з відповідністю готового виробу вимогам. Відповідність залежить від застосовних вимог і матеріалів поза фінішним покриттям плати. І навпаки, навіть якщо проєкт дозволяє олов’яно-свинцевий припій, перевірте сумісність компонентів, складальника та запланованого процесу.
Для ENIG та ENEPIG розглядайте покриття як частину системи паяного з’єднання. Під час паяння нанесені шари взаємодіють із розплавленим припоєм і металами під ними. Тому важливі також стан поверхні та товщина шарів, а не лише видимий вигляд. За високих вимог до надійності погодьте застосовні критерії приймання покриття й кваліфікаційні випробування, а не зазначайте тільки назву.
Допустима кількість теплових циклів також визначається проєктом. Плата може нагріватися під час виготовлення, одного чи кількох проходів складання, селективного паяння та ремонту. Наслідки залежать від покриття, теплового впливу й вимог складання; універсальну кількість циклів оплавлення не можна безпечно прив’язати лише до назви покриття.
Guidelines for SMT soldering, Rev. 1 (2020) від Melexis — приклад документа виробника компонентів, який варто врахувати під час планування паяння й поводження. Його вимоги стосуються відповідних компонентів Melexis і не є загальними для всіх компонентів або плат. Використовуйте чинну документацію кожного компонента разом зі специфікаціями плати й паяльних матеріалів.
Вибір пасти — окреме рішення. Сплав, флюс, трафарет і профіль оплавлення мають відповідати компонентам і платі; див. Вибір паяльної пасти.
Для дротяних з’єднань і контактів потрібні окремі специфікації
ENIG чи ENEPIG для дротяного з’єднання
ENEPIG додає шар паладію між нікелем і золотом зануренням. Тому його варто оцінити для окремих застосувань з’єднання, але «ENEPIG» — це не повна специфікація з’єднання.
У запиті ціни слід зазначити тип з’єднання, матеріал і діаметр дроту, розміри майданчика, вимоги до шарів покриття та обладнання або процес, які потрібно кваліфікувати. Також вкажіть метод приймання з’єднань, наприклад застосовні критерії випробування на відрив або зсув і план вибірки. Тоді постачальник зможе оцінити відповідність запитаного покриття та контролів застосуванню.
Не замінюйте ENIG на ENEPIG чи навпаки лише тому, що обидва мають золоту поверхню. Якщо заміна потрібна, до випуску її має погодити відповідальний за компонент і кваліфікацію процесу з’єднання.
ENEPIG чи вибіркове тверде золото для контактів
Вибіркове тверде золото — інший підхід: зазвичай це гальванічне золото поверх відповідного підшару на визначених контактних ділянках. Його призначено для застосувань, де потрібна зносостійкіша контактна поверхня. Придатність залежить від специфікації покриття, конструкції контакту та умов сполучення.
Для крайових контактів та інших контактів ковзання зазначте матеріал парного контакту, контактне зусилля, кількість вставлянь або циклів сполучення, середовище й критерії приймання зносу. Цільова кількість циклів без цих умов — неповна вимога. На кресленні точно позначте контактну ділянку: в одній зоні плати можуть бути потрібні паяльні майданчики, а в іншій — інше покриття.
Конструкцію зі змішаними покриттями має розглянути виробник. Перш ніж покладатися на неї, підтвердьте межі покриттів, здійсненну послідовність обробки, товщину, маскування й вимоги до контролю. Не припускайте, що ділянка твердого золота може замінити звичайне покриття паяльного майданчика без перевірки складання.
Зберігання: погоджуйте умови, а не універсальний строк придатності
Придатний строк зберігання плати залежить від покриття й пакування, а також від фактичного середовища, поводження, забруднення та наступної операції. Критерії приймання за паяністю та придатністю до з’єднання не обов’язково взаємозамінні.
Для закупівлі зафіксуйте дату виготовлення або відвантаження, тип пакування, умови зберігання та момент відкриття пакета. Особливі обмеження чистоти або впливу середовища для дротяного з’єднання зазначте окремо від вимог паяння. Захищайте контактні й з’єднувальні поверхні від відбитків пальців, стирання та зайвого зондування.
Якщо плати зберігалися довше погодженого строку, пакування пошкоджено або історія зберігання невідома:
- Ізолюйте уражену партію та збережіть записи про партію й зберігання.
- Попросіть виробника та складальника оцінити вплив умов за погодженими критеріями.
- Визначте потребу в репрезентативних випробуваннях або подальшу долю партії відповідно до запланованої операції. Результат випробування паяності не кваліфікує дротяне з’єднання чи контакт, що зношується.
- Не очищайте, не переробляйте й не складайте партію автоматично. Несхвалене очищення або переробка може змінити поверхню, потрібну для процесу.
Варто також перевірити процес очищення після складання, особливо біля чутливих меж поділу. Див. Очищення після паяння.
Три приклади вибору
Наведені нижче приклади гіпотетичні. Розміри, строки зберігання та цільові цикли — припущення для пояснення рішень, а не виміряні результати чи можливості APTPCB.
1. Контролер із вивідними компонентами та сумісним олов’яно-свинцевим процесом
Гіпотетичний приклад: контролер використовує вивідні роз’єми й компоненти поверхневого монтажу з відносно великим кроком. Вимоги до виробу дозволяють свинець, а складальник має затверджений олов’яно-свинцевий процес.
Олов’яно-свинцевий HASL — доречний варіант для обговорення, оскільки відкриті елементи переважно паяні, а сплав складання це дозволяє. Перед замовленням покупцеві слід підтвердити геометрію найменшого майданчика, допустимість коливань покриття для складальника та застосовні вимоги щодо свинцю.
Якщо в наступній редакції з’явиться компонент із малим кроком, чутливий до копланарності, перегляньте вибір покриття, а не переносіть його автоматично. Якщо клієнт або правила забороняють свинець, олов’яно-свинцевий HASL не є належним припущенням.
2. Складання з малим кроком і заплановане зберігання
Гіпотетичний приклад: безсвинцевий вузол містить BGA з кроком 0,5 мм, а покупець планує зберігати незмонтовані плати дев’ять місяців до складання.
ENIG — можливий варіант, оскільки рівніша поверхня може допомогти з вимогами до площинності майданчиків. Безсвинцевий HASL також можна розглянути, але рішення має враховувати реальну геометрію майданчиків і процес складальника, а не лише крок.
Дев’ять місяців — планове припущення, а не твердження про строк придатності ENIG. У запиті ціни зазначте бажаний строк і умови зберігання та попросіть рекомендації щодо пакування й приймання. Якщо надане пакування або погоджена історія зберігання не підтримують таку паузу, змініть логістику чи встановіть належний план приймання до складання.
3. Плата з дротяними з’єднаннями та ковзним крайовим контактом
Гіпотетичний приклад: виріб потребує з’єднань золотим дротом 25 мкм із майданчиками плати й крайового роз’єму з цільовими 100 циклами сполучення за визначених контактного навантаження та середовища.
ENEPIG може бути кандидатом для майданчиків дротяного з’єднання, а вибіркове тверде золото — для крайових контактів. Жоден варіант не кваліфіковано самою назвою. Відповідальний за з’єднання має визначити й перевірити вимоги до дроту, майданчика, поверхні та випробування з’єднань. Відповідальний за роз’єм має задати парний контакт, зусилля, середовище та критерії зношування.
На виробничому кресленні слід показати обидві зони та їхні межі. Якщо запропоновану послідовність змішаних покриттів неможливо підтримати або кваліфікувати, вирішіть питання зміни конструкції чи процесу до замовлення, а не після надходження плат.
Перетворіть вибір покриття на запит ціни
Використовуйте цей перелік, коли запитуєте ціну в APTPCB або обговорюєте відхилення. Передайте вимоги проєкту; не вважайте покриття, випробування чи процес зі змішаними покриттями доступними без підтвердження.
| Пункт запиту | Які дані передати | Яке питання вирішити |
|---|---|---|
| Покриття та розташування | Назва покриття, обмеження щодо свинцю, редакція креслення й відкриті ділянки; позначте межі вибіркових покриттів. | Чи можна розглянути запитане покриття або їх поєднання для цієї конструкції? |
| Шари та критерії приймання | Необхідні діапазони товщини шарів, застосовний стандарт покриття і його редакція, критерії вимірювання та приймання. | Як документуватиметься відповідність і як оброблятиметься матеріал поза специфікацією? |
| Паяння під час складання | Найменші важливі майданчики, вимоги компонентів, сплав, послідовність складання й очікуваний вплив ремонту. | Чи приймає складальник запропоноване покриття та стан плати для свого процесу? |
| Дротяне з’єднання | Матеріал і діаметр дроту, геометрія майданчика, процес, вимоги чистоти та критерії відриву чи зсуву. | Яка кваліфікація й контроль поводження потрібні до серійного з’єднання? |
| Контакти | Матеріал парного контакту, геометрія, зусилля, ціль циклів, середовище та критерії зношування. | Чи відповідає зазначене вибіркове покриття реальній контактній системі? |
| Пакування та зберігання | Запланований строк, умови зберігання, вимоги до пакування й маркування, місце доставки та обмеження поводження. | Які умови пакування та зберігання погоджено і що робити, якщо їх порушено? |
| Контроль та зміни | Потрібна документація, вибірковий контроль, простежуваність партії та шлях погодження замін. | Хто погоджує зміну покриття, пошкоджене пакування чи застарілу партію? |
Скористайтеся quote, щоб передати креслення та вимоги до покриття, або contact, щоб до випуску обговорити невирішене питання щодо з’єднання, контактів чи пакування.
Практичний вибір
Для плати лише під паяння з нескладною геометрією варто розглянути обидва різновиди HASL, якщо сплав відповідає вимогам складання та виробу. ENIG часто підходить, коли важливі рівніші майданчики. ENEPIG варто оцінити, коли на одній платі поєднуються паяння та кваліфіковане застосування дротяного з’єднання. Вибіркове тверде золото призначене для іншого: визначеної контактної межі, що зазнає сполучення та зношування.
Найкращим є покриття, для якого розташування, шари, поводження та критерії приймання визначено саме для цієї плати. Якщо цих даних бракує, погодьте їх зі складальником, відповідальним за дротяне з’єднання чи роз’єм, і виробником до того, як вважати назву покриття затвердженою специфікацією.