Jeder, der an der Leiterplatte beteiligt ist ( Leiterplatte ) Industrie ist sich darüber im Klaren, dass die Oberfläche von Leiterplatten mit Kupfer beschichtet ist.Wenn sie ungeschützt bleiben, oxidiert das Kupfer und zersetzt sich, wodurch die Leiterplatte unbrauchbar wird.Die Oberflächenbeschaffenheit bildet eine kritische Schnittstelle zwischen der Komponente und der Leiterplatte.Die Oberfläche hat zwei wesentliche Funktionen: Sie schützt die freiliegenden Kupferschaltkreise und sorgt für eine lötbare Oberfläche beim Zusammenbau (Löten) der Komponenten auf der Leiterplatte.

HASL / Bleifreies HASL

HASL ist die in der Branche vorherrschende Oberflächenveredelung.Der Prozess besteht aus dem Eintauchen von Leiterplatten in einen geschmolzenen Topf aus einer Zinn-Blei-Legierung und dem anschließenden Entfernen des überschüssigen Lots mithilfe von „Luftmessern“, die heiße Luft über die Oberfläche der Leiterplatte blasen.

Einer der unbeabsichtigten Vorteile des HASL-Verfahrens besteht darin, dass die Leiterplatte Temperaturen von bis zu 265 °C ausgesetzt wird, wodurch potenzielle Delaminierungsprobleme erkannt werden, lange bevor teure Komponenten auf der Leiterplatte angebracht werden.

HASL-fertige doppelseitige Leiterplatte

Vorteile:

• Kostengünstig
• Weit verbreitet
• Nacharbeitbar
• Ausgezeichnete Haltbarkeit

Nachteile:

• Unebene Oberflächen
• Nicht gut für feine Tonhöhe
• Enthält Blei (HASL)
• Thermoschock
• Lötbrücken
• Verstopfte oder reduzierte PTHs (durchkontaktierte Löcher)

Immersionszinn

Laut IPC, der Association Connecting Electronics Industry, ist Immersion Tin (ISn) ein metallischer Überzug, der durch eine chemische Verdrängungsreaktion direkt auf das Grundmetall der Leiterplatte, also Kupfer, aufgebracht wird.Der ISn schützt das darunter liegende Kupfer über die vorgesehene Haltbarkeitsdauer vor Oxidation.

Kupfer und Zinn haben jedoch eine starke Affinität zueinander.Die Diffusion eines Metalls in das andere erfolgt zwangsläufig und wirkt sich direkt auf die Haltbarkeit der Ablagerung und die Leistung des Finishs aus.Die negativen Auswirkungen des Zinn-Whisker-Wachstums sind in der branchenbezogenen Literatur und in den Themen mehrerer veröffentlichter Artikel ausführlich beschrieben.

Vorteile:

• Ebene Fläche
• Kein Pb
• Nacharbeitbar
• Die beste Wahl für das Einsetzen von Press-Fit-Pins

Nachteile:

• Es kann leicht zu Handhabungsschäden kommen
• Prozess verwendet ein Karzinogen (Thioharnstoff)
• Freiliegendes Zinn bei der Endmontage kann korrodieren
• Zinn-Schnurrhaare
• Nicht geeignet für mehrere Reflow-/Montageprozesse
• Schwierig, die Dicke zu messen

Immersionssilber

Immersionssilber ist eine nicht-elektrolytische chemische Veredelung, die durch Eintauchen der Kupferplatine in einen Tank mit Silberionen aufgetragen wird.Es ist eine gute Wahl für Leiterplatten mit EMI-Abschirmung und wird auch für Kuppelkontakte und Drahtbonden verwendet.Die durchschnittliche Oberflächendicke des Silbers beträgt 5–18 Mikrozoll.

Angesichts moderner Umweltaspekte wie RoHS und WEE ist Immersionssilber umweltfreundlicher als HASL und ENIG.Es ist auch wegen seiner geringeren Kosten als ENIG beliebt.

Vorteile:

• Lässt sich gleichmäßiger auftragen als HASL
• Umweltfreundlich besser als ENIG und HASL
• Haltbarkeit gleich HASL
• Kostengünstiger als ENIG

Nachteile:

• Muss innerhalb des Tages gelötet werden, an dem die Leiterplatte aus dem Lager genommen wird
• Kann bei unsachgemäßer Handhabung leicht anlaufen
• Weniger haltbar als ENIG, da darunter keine Nickelschicht vorhanden ist

OSP / Entek

OSP (Organic Solderability Preservative) oder Anlaufschutz schützt die Kupferoberfläche vor Oxidation, indem eine sehr dünne Schutzschicht aus Material über das freiliegende Kupfer aufgetragen wird, normalerweise mithilfe eines Förderbandverfahrens.

Es verwendet eine organische Verbindung auf Wasserbasis, die sich selektiv mit Kupfer verbindet und eine metallorganische Schicht bildet, die das Kupfer vor dem Löten schützt.Im Vergleich zu den anderen gängigen bleifreien Lacken, die entweder giftiger sind oder einen wesentlich höheren Energieverbrauch haben, ist es außerdem äußerst umweltfreundlich.

Vorteile:

• Ebene Fläche
• Kein Pb
• Einfacher Prozess
• Nacharbeitbar
• Kosteneffizient

Nachteile:

• Keine Möglichkeit, die Dicke zu messen
• Nicht gut für PTH (durchkontaktierte Löcher)
• Kurze Haltbarkeit
• Kann IKT-Probleme verursachen
• Freigelegtes Cu bei der Endmontage
• Sensibler Umgang

Chemisches Nickel-Immersionsgold (ENIG)

ENIG ist eine zweischichtige Metallbeschichtung aus 2–8 μin Au über 120–240 μin Ni.Das Nickel ist die Barriere zum Kupfer und die Oberfläche, auf der die Komponenten tatsächlich verlötet werden.Das Gold schützt das Nickel während der Lagerung und sorgt zudem für den geringen Kontaktwiderstand, der für die dünnen Goldablagerungen erforderlich ist.Aufgrund des Wachstums und der Umsetzung der RoHs-Verordnung ist ENIG mittlerweile wohl die am häufigsten verwendete Oberfläche in der Leiterplattenindustrie.

Leiterplatte mit Chem Gold-Oberflächenveredelung

Vorteile:

• Ebene Fläche
• Kein Pb
• Gut für PTH (durchkontaktierte Löcher)
• Lange Haltbarkeit

Nachteile:

• Teuer
• Nicht nacharbeitbar
• Schwarzes Polster / schwarzes Nickel
• Schaden durch ET
• Signalverlust (RF)
• Komplizierter Prozess

Chemisch Nickel Chemisch Palladium Immersion Gold (ENEPIG)

ENEPIG, ein relativer Neuling in der Welt der Leiterplattenoberflächen, kam erstmals Ende der 90er Jahre auf den Markt.Diese dreischichtige metallische Beschichtung aus Nickel, Palladium und Gold bietet eine unvergleichliche Option: Sie ist verklebbar.Der erste Versuch von ENEPIG, die Oberflächenbehandlung von Leiterplatten zu verbessern, scheiterte bei der Herstellung, da die Palladiumschicht extrem teuer war und die Nachfrage gering war.

Aus denselben Gründen war die Notwendigkeit einer separaten Fertigungslinie nicht gegeben.Kürzlich erlebte ENEPIG ein Comeback, da die Möglichkeit, Zuverlässigkeit, Verpackungsanforderungen und RoHS-Standards zu erfüllen, mit dieser Oberfläche von Vorteil ist.Es eignet sich perfekt für Hochfrequenzanwendungen, bei denen der Abstand begrenzt ist.

Im Vergleich zu den anderen Top-4-Ausführungen ENIG, Lead Free-HASL, Immersionssilber und OSP übertrifft ENEPIG alle anderen Oberflächen in Bezug auf die Korrosion nach der Montage.

Vorteile:

• Extrem flache Oberfläche
• Kein Lead-Inhalt
• Mehrzyklus-Montage
• Hervorragende Lötverbindungen
• Drahtbondbar
• Keine Korrosionsrisiken
• 12 Monate oder länger haltbar
• Kein Black-Pad-Risiko

Nachteile:

• Immer noch etwas teurer
• Ist mit einigen Einschränkungen nacharbeitbar
• Verarbeitungsgrenzen

Gold – Hartgold

Hartes elektrolytisches Gold besteht aus einer Goldschicht, die über einer Barriereschicht aus Nickel plattiert ist.Hartgold ist äußerst langlebig und wird am häufigsten an stark beanspruchten Stellen wie Kantensteckerfingern und Tastaturen angebracht.

Im Gegensatz zu ENIG kann seine Dicke durch Steuerung der Dauer des Beschichtungszyklus variieren, obwohl die typischen Mindestwerte für Finger 30 μZoll Gold über 100 μZoll Nickel für Klasse 1 und Klasse 2 und 50 μZoll Gold über 100 μZoll Nickel für Klasse 3 betragen.

Aufgrund der hohen Kosten und der relativ schlechten Lötbarkeit wird Hartgold im Allgemeinen nicht auf lötbaren Bereichen aufgebracht.Die maximale Dicke, die IPC als lötbar ansieht, beträgt 17,8 μin. Wenn also diese Art von Gold auf zu lötenden Oberflächen verwendet werden muss, sollte die empfohlene Nenndicke etwa 5–10 μin betragen.

Vorteile:

• Harte, langlebige Oberfläche
• Kein Pb
• Lange Haltbarkeit

Nachteile:

• Sehr teuer
• Zusätzliche Verarbeitung/arbeitsintensiv
• Verwendung von Resist/Tape
• Beschichtung/Sammelschienen erforderlich
• Abgrenzung
• Schwierigkeiten mit anderen Oberflächenveredelungen
• Unterätzende Ätzungen können zum Splittern/Abblättern führen
• Nicht lötbar über 17 μin
• Die Oberfläche umhüllt die Seitenwände nicht vollständig, außer in den Fingerbereichen

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