Acabado de superficie de placa de circuito impreso
El acabado de superficies es una interfaz fundamental entre los componentes y la placa PCB desnuda.. En primer lugar, puede evitar que los rastros de cobre expuestos se oxiden. En segundo lugar, crea una superficie para soldar componentes a la PCB. Ambos aseguran una buena soldabilidad y propiedades eléctricas de la PCB. Existen varios tipos de acabados superficiales, por lo que es necesario seleccionar el adecuado para cumplir con los requisitos del cliente. Al elegir el tipo de acabado superficial, los siguientes factores deben ser considerados: costo, sin plomo, productividad, tipo de componente y material ecológico.
Figura 1: El acabado de la superficie de la PCB
Inmersión en níquel electrolítico (ENIG)
ENIG, como recubrimiento metálico de doble capa de níquel y oro, es actualmente el tipo de acabado de superficie más popular en la industria. La capa de níquel actúa como una barrera entre la superficie de cobre y la superficie de soldadura del componente. La capa de oro se utiliza para proteger la capa de níquel durante el almacenamiento, así como para proporcionar una fuerte capacidad de soldadura. En comparación con otros tipos de acabado de superficies, ENIG es adecuado para unir y enchapar agujeros pasantes. (PTH), tiene una larga vida útil y proporciona la superficie soldable más plana. No contiene plomo pero es costoso debido al proceso complicado y la propiedad no reprocesable.
Figura 2: Inmersión en níquel electrolítico (ENIG)
Estaño de inmersión (I-Tin)
El acabado de la superficie de I-Tin consiste en sumergir la placa de circuito en un par de baños químicos para producir la mejor adhesión de estaño y una planitud ideal. Esta tecnología es muy prometedora ya que la soldadura se basa en estaño y la capa de estaño puede combinarse con cualquier tipo de soldadura. I-Tin no contiene plomo, es rentable, reprocesable y adecuado para productos de paso fino. Sin embargo, no es bueno para múltiples procesos de ensamblaje y agujeros pasantes chapados (PTH), requiere un manejo cuidadoso y tiene la posibilidad de dañar la máscara de soldadura. Pueden aparecer bigotes de estaño, lo que provoca cortocircuitos.
Figura 3: Estaño de inmersión (I-Tin)
Conservante de soldabilidad orgánico (OSP)
A diferencia de otros tipos de acabados superficiales, OSP actúa como una barrera entre el circuito de cobre y el aire. En otras palabras, OSP debe formar químicamente una película orgánica en la superficie de cobre desnuda y limpia antes de soldar. No contiene plomo, crea una superficie coplanar y tiene un proceso simple con poco mantenimiento del equipo. También hay algunas desventajas, como una vida útil corta y la posibilidad de exposición del cobre durante el montaje final.
Nivelación de soldadura de aire caliente sin plomo (HASL)
En este tipo de acabado superficial, la placa PCB recibe un revestimiento de fundente y pasa por un baño de soldadura de estaño fundido, que se elimina con cuchillas de aire caliente. Hay dos tipos principales de HASL, uno es HASL con plomo y otro es HASL sin plomo. HASL alguna vez fue favorecido por la industria, pero no es amigable con el medio ambiente. Las ventajas de HASL son su bajo costo y su amplia disponibilidad con una excelente vida útil. Sin embargo, sus desventajas no pueden ser ignoradas. Aunque el que no contiene plomo es respetuoso con el medio ambiente, crea una superficie irregular que no es aceptable para los componentes de paso fino. En el proceso de HASL con plomo y sin plomo, la placa PCB está expuesta a altas temperaturas, que puede crear un alto estrés térmico en el tablero. El HASL tampoco es adecuado para agujeros pasantes chapados (PTH).
Figura 4: El proceso de fabricación de HASL
Chapado en oro duro
El chapado en oro duro, conocido como galvanizado, es uno de los tipos de acabado de superficies más caros. Debido a su alto costo, la complejidad del proceso y la soldabilidad comparativamente pobre, generalmente se aplica a áreas de alto desgaste como conectores de borde en lugar de áreas soldables. A diferencia de ENIG, el espesor de la capa de oro puede variar según el requerimiento del cliente. Otros méritos del acabado de superficies de oro duro incluyen la formación de una superficie plana, excelente durabilidad y larga vida útil.
Níquel no electrolítico Oro de inmersión en paladio no electrolítico (ENEPIG)
ENEPIG, como recubrimiento metálico de triple capa de níquel, paladio y oro, es un tipo de acabado de superficie comparativamente nuevo. A diferencia de ENIG, tiene una capa adicional de paladio como capa de resistencia para evitar que el níquel se oxide y se difunda a la capa de cobre. ENIG es propicio para un mecanismo de proceso simple y resistencia a altas temperaturas, pero ENEPIG presenta excelentes ciclos de reflujo múltiple y capacidades confiables de unión de cables. Tanto ENIG como ENEPIG son costosos porque brindan la mayor capacidad de soldadura para la PCB. ENEPIG se puede unir y es muy adecuado para aplicaciones de alta frecuencia con espacios limitados. Además, no tiene riesgos de corrosión y almohadilla negra, y tiene una excelente vida útil y juntas de soldadura. La siguiente figura muestra los diferentes procesos de fabricación de ENIG y ENEPIG.
Figura 5: Procesos de Fabricación de ENIG y ENEPIG
Plata de Inmersión (I-Ag)
I-Ag es un tipo de acabado de superficie comparativamente estable con una vida útil moderada. Para recubrimientos de paquete plano y paso fino, puede ser un buen sustituto de ENIG. No contiene plomo, es rentable y es perfecto para aplicaciones de PCB de alta velocidad. Sin embargo, es sensible a los contaminantes circundantes, lo que puede provocar problemas de deslustre. También tiene el bigote plateado y problemas de alto coeficiente de fricción.
Referencia:
https://www.youtube.com/watch?v=bq5_74bEU7k&ab_channel=ICAPEGROUP
https://www.epectec.com/articles/pcb-surface-finish-advantages-and-disadvantages.html
https://www.pcbcart.com/article/content/surface-finish-intro-and-comparision.html