HASL vs ENIG: как выбрать правильную отделку печатной платы

Покрытие поверхности печатной платы не только защищает ее, но и может влиять на процесс пайки и производительность платы. Выбрать правильную отделку для вашей платы довольно сложно, учитывая множество факторов. HASL vs ENIG считаются двумя популярными вариантами. При выборе между ними многие инженеры обычно сталкиваются с трудностями. Это связано с тем, что HASL и ENIG значительно различаются по многим аспектам и имеют свои преимущества и недостатки. В этом блоге мы раскроем 8 основных отличий, чтобы помочь вам развеять все сомнения и выбрать правильную отделку.

Краткий обзор HASL и ENIG

HASL (Hot Air Solder Leveling): HASL славится своей экономичностью. Печатная плата сначала погружается в расплавленный припой, а затем выравнивается с помощью горячего воздуха. Чтобы избавиться от лишнего припоя, по поверхности печатной платы проходит струя горячего воздуха.

ENIG (бесплавковая никелевая гальваническая позолота): ENIG — более надежная и сложная технология. Она требует сначала нанесения слоя никеля на медные контакты и дорожки, а затем тонкого слоя золота.

HASL vs ENIG: в чем основные различия?

1. Различия между процессами HASL vs ENIG  

• Процесс выравнивания припоя горячим воздухом:

Шаг 1: Очистка

Используйте механические или химические методы для очистки платы, удаляя мусор, пыль или другие загрязнения.

Шаг 2: Нанесение флюса

Нанесите флюс для печатных плат на плату, избегая окисления и увеличивая смачиваемость припоя.

Шаг 3: Предварительный нагрев

Важно предварительно нагреть печатную плату до 150 °C, чтобы избежать теплового удара.

Шаг 4: Погружение в припой

Погрузите плату в ванну с расплавленным припоем, температура которой обычно составляет 230-260 °C. При использовании бессвинцового процесса температура должна достигать 250-280 °C.

Шаг 5: Выравнивание горячим воздухом

Излишки припоя можно удалить с помощью горячего воздуха. Температура может достигать 400-450 °C.

Шаг 6: Процесс охлаждения

Для затвердевания припоя охладите печатную плату до температуры окружающей среды.

Шаг 7: Последующая очистка

Очистите плату, чтобы удалить излишки флюса.

• Процесс безтокового никелирования с погружением в золото:

Шаг 1: Очистка

Как и в случае с HASL, полностью очистите печатную плату, удалив с нее все загрязнения.

Шаг 2: Нанесение никеля

В процессе химического никелирования на контактные площадки и открытые дорожки наносится слой никеля толщиной от 3 до 6 мкм, предотвращающий диффузию золота в медь.

Шаг 3: Первая промывка

Промыть печатную плату для удаления никелевого раствора.

Шаг 4: Нанесение золота

Плата погружается в раствор золота, в результате чего на поверхности никеля осаждается тонкий слой золота толщиной от 0,05 до 0,1 мкм.

Шаг 5: Окончательная промывка и сушка

В заключение промойте излишки раствора золота с печатной платы. Затем очистите и высушите ее.

2. Различия в плоскостности поверхности ENIG и HASL

HASL обычно дает толстую и неровную поверхность, что ограничивает его использование для компонентов с мелким шагом (<0,5 мм). Отклонение поверхности достигает 10-20 мкм. ENIG может обеспечить очень ровную поверхность, что критически важно для конструкций печатных плат с высокой плотностью. Отклонения поверхности обычно составляют менее 0,1 мкм.

3. Разница в стоимости

HASL является экономичным способом отделки печатных плат и часто используется для различных целей. ENIG может стоить дороже, так как эта технология более сложна и требует использования золота.  Однако она предпочтительна для конструкций, требующих превосходной производительности и долговечности.

4. Сравнение надежности ENIG vs HASL

ENIG имеет тонкий слой никеля, покрытый слоем погружного золота, который является более твердым, устойчивым к коррозии и износу. Слой никеля предотвращает проникновение золота в медную подложку, действуя как барьер. Это позволяет сохранять прочную адгезию в течение длительного времени, избегая проблем с пайкой. Кроме того, слой золота обладает отличной паяемостью и проводимостью, что имеет решающее значение для высокочастотных приложений и компонентов с мелким шагом.

В отличие от этого, HASL с оловянно-свинцовым покрытием более мягкий. Он более подвержен образованию усов, что может привести к короткому замыканию и другим проблемам.

5. Сравнение срока службы HASL и ENIG

ENIG имеет более длительный жизненный цикл, что делает его лучшим выбором для медицинских, аэрокосмических и автомобильных приложений. Срок его хранения составляет от 12 до 18 месяцев. HASL имеет относительно более короткий срок службы, что позволяет выбирать его для общего назначения или для приложений, где важна стоимость. Срок его хранения обычно составляет от 6 до 12 месяцев.

6. Паяемость и коррозионная стойкость

ENIG обеспечивает гладкий и блестящий золотой слой, который обладает отличной паяемостью. Золотой слой также обеспечивает дополнительную защиту от окисления и гарантирует длительную эксплуатацию. Никель защищает от повреждений химическими веществами, продлевая срок службы.

HASL также может иметь хорошую паяемость, но этого недостаточно для небольших компонентов или компонентов с мелким шагом. Его шероховатая поверхность подходит для компонентов THT. В отличие от ENIG, он имеет более низкий уровень коррозионной стойкости. Поверхности HASL могут окисляться или тускнеть, особенно во влажных и агрессивных средах.

7. HASL vs ENIG имеют разные варианты

Варианты HASL  

• Свинцовый HASL — широко используемые припои, содержащие олово (63 %) и свинец (37 %).
• Бессвинцовый HASL — использует бессвинцовые припои, обычно олово с небольшим количеством меди или серебра, вместо свинца.

Варианты ENIG  

• ENEPIG (безэлектродный никель, безэлектродный палладий, погружное золото) — между золотом и никелем наносится тонкий слой палладия, чтобы предотвратить коррозию никеля.
• Твердое золото ENIG — на никель наносится толстый слой золота. Твердость твердого золота ENIG составляет 130–200 HK25.
• Мягкое золото ENIG — используется более тонкий и мягкий слой золота с твердостью около 20–90 HK25.

8. ENIG против HASL: экологические соображения

В настоящее время все больше внимания уделяется воздействию производства печатных плат на окружающую среду. Традиционный HASL содержит свинец в оловянно-свинцовом покрытии, что приводит к более сильному воздействию на окружающую среду. Это делает HASL менее экологичным, особенно для применений с жесткими экологическими требованиями.

Однако бессвинцовые HASL vs ENIG соответствуют требованиям RoHS, поскольку не содержат вредного свинца. Таким образом, ENIG обычно считается более экологичным вариантом, поскольку при его производстве и утилизации образуется меньше опасных побочных продуктов.

HASL vs ENIG: краткая сравнительная таблица

HASL против ENIG: каковы плюсы и минусы?

Узнав 8 ключевых отличий между HASL и ENIG, вы теперь должны иметь более глубокое понимание каждого из этих вариантов. Далее давайте рассмотрим следующие плюсы и минусы, которые помогут вам решить, какая поверхность лучше всего подходит для ваших требований к печатным платам.

Преимущества выравнивания паяной поверхности горячим воздухом

• Бюджетный вариант: это один из самых экономичных вариантов отделки, который подходит для массового производства или проектов с ограниченным бюджетом.
• Легкая переделка: покрытия для выравнивания припоя горячим воздухом в основном состоят из припоя, что делает их особенно удобными для переделки.
• Универсальность пайки: HASL совместим с различными методами пайки, такими как пайка оплавлением, пайка волной припоя, ручная пайка и т. д.

Недостатки выравнивания припоя горячим воздухом

• Неровная поверхность: покрытие HASL относительно толстое и неровное, что может затруднить пайку компонентов SMT с мелким шагом или плат с высокой плотностью.
• Экологические проблемы: HASL на основе свинца не соответствует стандарту RoHS, а альтернативные варианты без свинца стоят дороже.
• Подверженность окислению: со временем поверхность из олова и свинца может стать уязвимой для окисления. Таким образом, это может сильно повлиять на паяемость, если платы хранятся в течение длительного времени.

Преимущества безтокового никеля с погружным золотом

• Ровность поверхности: ENIG имеет превосходную ровную поверхность. Тонкий слой золота обеспечивает ультраплоскую поверхность для создания надежного соединения, что критически важно для корпусов BGA или компонентов с мелким шагом.
• Отличная паяемость: золотой слой обладает высокой паяемостью, что позволяет формировать прочные и надежные паяные соединения. Благодаря ровной поверхности и равномерной толщине легче формировать прочное соединение.
• Коррозионная стойкость: срок хранения и надежность печатной платы увеличиваются за счет верхнего слоя золота ENIG, который защищает медь и никель под ним от окисления и коррозии.

Недостатки безтокового никеля с погружным золотом

• Более высокая стоимость: из-за дорогостоящих материалов (золото и никель) и сложного процесса очевидно, что эта отделка стоит дороже, чем HASL.

• Дефект «черной площадки»: возникает при ненадлежащем нанесении никелевого слоя или его коррозии, что приводит к плохому качеству паяных соединений или другим проблемам. Пораженная никелевая поверхность может иметь черный цвет. Поэтому это явление называется «черной площадкой».
• Сложность переделки: Твердый никелевый слой под золотом подвержен коррозии при высоких температурах. Поэтому сложно контролировать температуру во время ремонта, что делает переделку более медленной и дорогостоящей по сравнению с HASL.

HASL vs ENIG: как выбрать правильную отделку печатной платы

При выборе между HASL и ENIG следует учитывать некоторые важные факторы, чтобы сбалансировать стоимость, производительность, производство и т. д. Чтобы помочь вам принять оптимальное решение, в таблице ниже приведены сценарии, в которых каждая отделка показывает наилучшие результаты.

Ключевые выводы:

• Для крупносерийных, ориентированных на стоимость проектов, где важна быстрая реализация, HASL является идеальным решением.
• ENIG обеспечивает превосходную надежность и предпочтительна для применения в условиях высокой плотности, высокой частоты или жестких условий эксплуатации.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что HASL vs ENIG — два широко используемых вида отделки печатных плат, каждый из которых подходит для разных применений и требований. При выборе между ними необходимо учитывать множество важных факторов. Как профессиональный производитель печатных плат и PCBA, мы можем предоставить комплексные услуги, включая различные варианты отделки поверхности печатных плат. Независимо от того, выберете ли вы ENIG, HASL или другую отделку, мы можем предложить вам профессиональное решение. Свяжитесь с нами, чтобы начать следующий проект!