Įvadas: Kodėl Paviršiaus Apdaila Tokia Svarbi?
PCB paviršiaus apdaila (surface finish) – tai apsauginis sluoksnis ant vario padų, kuris apsaugo nuo oksidacijos ir užtikrina gerą litavimo kokybę. Neteisinga apdailos pasirinkimas gali sukelti litavimo defektus, sumažinti produkto patikimumą ar nepagrįstai padidinti gamybos kaštus.
2026 metais rinkoje dominuoja šešios pagrindinės paviršiaus apdailos. Kiekviena turi savo privalumų ir trūkumų – nėra universalaus sprendimo.
"Paviršiaus apdaila yra vienas dažniausiai klaidingai pasirenkamų PCB parametrų. Daugelis inžinierių automatiškai renkasi ENIG, nors jų projektui visiškai pakaktų HASL ir sutaupytų 40% gamybos kaštų." – Hommer Zhao, PCB Lithuania įkūrėjas
Šešios Pagrindinės Paviršiaus Apdailos
1. HASL (Hot Air Solder Leveling)
Procesas: PCB panardinama į lydytą alavo-švino (arba bevielio) lydmetalį, perteklius nupučiamas karštu oru.
Privalumai:
- Pigiausias variantas
- Puikus litavimas
- Ilgas galiojimo laikas (12+ mėnesių)
- Vizualiai matomas apsauginis sluoksnis
Trūkumai:
- Nelygi paviršiaus topografija
- Netinka fine-pitch komponentams (<0.5mm)
- Terminis šokas plokštei gamybos metu
- Švininis HASL neatitinka RoHS
2. Lead-Free HASL (Besvinis HASL)
Tas pats procesas kaip HASL, bet naudojamas bevielis lydmetalys (SAC305 arba panašus). RoHS atitinkantis, bet reikalauja aukštesnės temperatūros (260°C vs 240°C).
3. ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold)
Procesas: Ant vario padengiamas nikelio sluoksnis (3-5μm), ant jo – plonas aukso sluoksnis (0.05-0.15μm). Auksas apsaugo nikelį nuo oksidacijos, o nikelis tarnauja kaip difuzijos barjeras.
Privalumai:
- Puikus paviršiaus lygumas (plokštumas)
- Tinka fine-pitch ir BGA komponentams
- Ilgas galiojimo laikas (12+ mėnesių)
- Gera kontaktinė jungtis (gold fingers)
- Tinka wire bonding procesui
Trūkumai:
- 1.5-2x brangiau nei HASL
- "Black pad" defekto rizika (1-2%)
- Sudėtingesnis gamybos procesas
- Nikelio sluoksnis gali paveikti aukšto dažnio signalus
4. OSP (Organic Solderability Preservative)
Procesas: Ant vario padengiamas plonas organinis sluoksnis (0.2-0.5μm), kuris apsaugo nuo oksidacijos.
Privalumai:
- Pigiausias pasirinkimas (netgi pigiau nei HASL)
- Puikus paviršiaus lygumas
- Paprastas procesas, draugiškas aplinkai
- Tinka fine-pitch komponentams
Trūkumai:
- Trumpas galiojimo laikas (6 mėnesių)
- Jautrus drėgmei ir liečiant rankomis
- Ribotas reflow ciklų skaičius (2-3)
- Sunkiai vizualiai tikrinamas
5. Imersinis Alavas (Immersion Tin)
Procesas: Plonas alavo sluoksnis (0.8-1.2μm) chemiškai nusodinamas ant vario.
Privalumai:
- Geras paviršiaus lygumas
- Tinka press-fit technologijai
- RoHS atitinkantis
- Vidutinė kaina
Trūkumai:
- Alavas gali "augti" ūsus (tin whiskers)
- Trumpas galiojimo laikas (6-9 mėnesių)
- Jautrus drėgmei
- Reikia specialios laikymo aplinkos
6. Imersinis Sidabras (Immersion Silver)
Procesas: Plonas sidabro sluoksnis (0.1-0.4μm) chemiškai nusodinamas ant vario.
Privalumai:
- Puikūs elektriniai parametrai (mažiausias nuostoliai RF)
- Geras paviršiaus lygumas
- Tinka aukšto dažnio PCB
Trūkumai:
- Sidabras tamsta kontaktuodamas su siera (tarnishing)
- Ribotas galiojimo laikas (6-9 mėnesių)
- Reikia specialios pakuotės
- Jautrus aplinkos sąlygoms
Išsamus Palyginimas
| Parametras | HASL | Lead-Free HASL | ENIG | OSP | Im. Alavas | Im. Sidabras |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Kaina | €€ | €€ | €€€€ | € | €€€ | €€€ |
| Paviršiaus lygumas | Blogas | Blogas | Puikus | Puikus | Geras | Puikus |
| Fine-pitch tinkamumas | Ne | Ne | Taip | Taip | Taip | Taip |
| Galiojimo laikas | 12 mėn | 12 mėn | 12+ mėn | 6 mėn | 6-9 mėn | 6-9 mėn |
| Reflow ciklai | Neriboti | Neriboti | 3-6 | 2-3 | 3-4 | 2-3 |
| RoHS | Ne* | Taip | Taip | Taip | Taip | Taip |
| RF tinkamumas | Vidutinis | Vidutinis | Geras | Vidutinis | Geras | Puikus |
| Wire bonding | Ne | Ne | Taip | Ne | Ne | Ne |
| Vizuali inspekcija | Lengva | Lengva | Lengva | Sudėtinga | Vidutinė | Vidutinė |
*Švininis HASL neatitinka RoHS, besvinis – atitinka.
Pasirinkimo Vadovas Pagal Taikymą
Vartojimo Elektronika
Rekomenduojama: Lead-Free HASL arba OSP
Kainos jautrumas aukštas, fine-pitch retai reikalingas, trumpas gyvavimo ciklas.
Pramoninė Automatika
Rekomenduojama: ENIG arba Lead-Free HASL
Aukštas patikimumas, ilgas produkto gyvavimas, veikimo sąlygos gali būti atšiaurios.
Automobilių Elektronika
Rekomenduojama: ENIG
IATF 16949 reikalavimai, aukšta temperatūra, vibracijos, ilgas gyvavimo ciklas (15+ metų).
Medicinos Įranga
Rekomenduojama: ENIG arba ENEPIG
ISO 13485 atitiktis, wire bonding galimybė, aukštas patikimumas.
Telekomunikacijos ir RF
Rekomenduojama: Imersinis Sidabras arba ENIG
Mažiausi signalo nuostoliai, kontroliuojama impedancija, aukšto dažnio PCB.
LED Apšvietimas
Rekomenduojama: OSP arba Lead-Free HASL
Kainos jautrumas, paprastas dizainas, metalinė PCB bazė.
Prototipai ir Hobistai
Rekomenduojama: HASL arba Lead-Free HASL
Pigiausias, ilgas galiojimas, atlaidi klaidoms.
"Pasirinkimo algoritmas paprastas: pradėkite nuo pigiausio varianto (HASL/OSP) ir keiskite tik tada, kai techninis reikalavimas to reikalauja. Fine-pitch BGA? ENIG. RF >1 GHz? Imersinis sidabras. Viskas kita? HASL dažniausiai pakanka." – Hommer Zhao
Dažniausios Klaidos Renkantis Paviršiaus Apdailą
1. ENIG Pasirinkimas "Dėl Viso Pikto"
ENIG yra puikus, bet mokėti 50-100% premijos neturint techninės būtinybės – pinigų švaistymas.
2. OSP Su Ilgu Sandėliavimu
OSP galioja 6 mėnesius. Jei planuojate surinkimą po 3+ mėnesių, rinkitės HASL arba ENIG.
3. HASL Fine-Pitch Komponentams
HASL nelygus paviršius sukelia tombstoning ir bridging defektus su <0.5mm pitch komponentais.
4. Ignoruojamas "Black Pad" Rizika
ENIG black pad – retas (1-2%), bet katastrofiškas defektas. Užtikrinkite, kad gamintojas turi griežtą proceso kontrolę.
5. Netinkama RF Apdaila
Nikelio sluoksnis ENIG apdailoje padidina signalo nuostolius aukšto dažnio grandinėse. Rinkitės imersinį sidabrą arba OSP RF sekcijoms.
Kainų Poveikis Praktikoje
Pavyzdys: 4 sluoksnių, 100x100mm PCB, 1000 vnt
| Apdaila | Kaina/vnt | Skirtumas vs HASL |
|---|---|---|
| Lead-Free HASL | €1.80 | Bazinė |
| OSP | €1.65 | -8% |
| ENIG | €2.70 | +50% |
| Imersinis alavas | €2.20 | +22% |
| Imersinis sidabras | €2.40 | +33% |
1000 vienetų skirtumas tarp OSP ir ENIG: €1,050. Tai reikšminga suma, ypač kai techniškai abu variantai tinka.
DUK (Dažnai Užduodami Klausimai)
Kuri apdaila geriausia prototipams?
Lead-Free HASL – pigus, ilgai galioja, atlaidi surinkimo klaidoms, lengvai vizualiai tikrinamas.
Ar OSP tinka dvipusei plokštei?
Taip, bet OSP toleruoja tik 2-3 reflow ciklus. Dvipusiam surinkimui tai pakanka, bet jei reikia papildomų remonto litavimų – gali kilti problemų.
Kas yra "black pad" ir kaip jo išvengti?
Black pad – tai ENIG specifinis defektas, kai nikelio sluoksnis tampa trapus ir negali priimti lydmetalio. Vengti: rinkitės gamintoją su griežta ENIG proceso kontrole ir reguliariais testais.
Ar galima naudoti skirtingas apdailas toje pačioje plokštėje?
Techniškai sudėtinga ir brangu. Geriau pasirinkti vieną apdailą, kuri tinka visiems komponentams, arba naudoti selektyvų apdengimą.
Kuri apdaila ekologiškiausia?
OSP – naudoja mažiausiai chemikalų, nėra sunkiųjų metalų, procesas reikalauja mažiausiai energijos.
Ar "auksinė" PCB visada yra ENIG?
Ne visada. Aukso spalva gali būti ENIG, bet taip pat Hard Gold (storesnis aukso sluoksnis kontaktiniams pirštams). ENIG auksas per plonas (0.05-0.15μm), kad suteiktų ryškią auksinę spalvą – dažniau atrodo šviesi geltona.
Neapsisprendžiate dėl paviršiaus apdailos? Susisiekite su PCB Lithuania – mūsų inžinieriai padės pasirinkti optimalų sprendimą jūsų projektui.
Nuorodos:
