Финишные покрытия наносятся на контактные площадки и другие открытые участки печатного рисунка в процессе изготовления печатных плат. В современных электронных устройствах используются различные виды финишных покрытий, которые обладают уникальными характеристиками. Однако, до сих пор, не найдено такое покрытие, которое бы полностью удовлетворяло потребности производителей в любых условиях эксплуатации.
Один из самых распространённых типов финишного покрытия является ПОС или, как его еще называют, горячее лужение HASL/HAL (Hot Air Solder Leveling). ПОС (HASL/HAL) – это оловянно-свинцовое покрытие, которое выравнивается с помощью горячего потока воздуха, так называемых «воздушных ножей». Температура которых выше, чем температура плавания оловянно-свинцового припоя.
Поток воздушных ножей направлен таким образом, чтобы излишки припоя сдувались. В том числе, данный тип нанесения финишного покрытия применяется для без свинцового припоя HASL Lead-free. Этот тип припоя используется, где необходимо соблюдения директивы RoHS (директива, ограничивающая использование определённых опасных веществ в электротехническом и электронном оборудовании). Толщина данного покрытия не нормируется, и у каждого производителя она получается в пределах от 5 до 15 мкм.
Процесс нанесения финишного покрытия ПОС (HASL/HAL) может быть двух типов:
- вертикальный;
- горизонтальный (конвейерный).
Рассмотрим их подробнее:
1) при вертикальном процессе нанесения припоя, печатная плата помещается в вертикальную ванну с расплавленным припоем, где она находится несколько секунд при температуре, приблизительно, 250°С, а затем быстро извлекается. Избыток припоя удаляется с помощью «воздушных ножей».
Этот процесс также способствует выравниванию покрытия. Площадки на печатной плате, расположенные под разными углами к воздушным ножам, будут иметь различную толщину покрытия. Перпендикулярные ножам участки получаются тоньше, тогда как параллельные толще, поскольку воздушные струи направлены под углом 90°. Такой метод покрытия применяется для печатных плат на которых не предполагается размещение поверхностно монтируемых электронных компонентов.
2) горизонтальный метод горячего лужения (конвейерный) заключается в том, что печатные платы, перемещаясь по конвейеру под углом 45˚, погружаются на несколько секунд в ванную с горячим припоем. Данный способ горячего лужения не получил широкого применения в отличие от вертикального метода.
Покрытие ПОС (HASL/HAL) обеспечивает отличные свойства пайки печатной платы и её длительное сохранение. Так же, данное покрытие обладает высокой износостойкостью и устойчивостью к коррозии. Печатные платы с таким покрытием можно использовать в различных условиях при эксплуатации. В том числе, это один из наиболее экономичных материалов для изготовления печатных плат, что делает его привлекательным выбором для серийного производства.
- наиболее популярный и широко применяемый метод покрытия, так как процесс его нанесения и эксплуатации на печатных платах хорошо освоен;
- обеспечение надёжного паянного соединения;
- способен выдерживать множество циклов пайки;
- низкая стоимость.
Общим недостатком ПОС (HASL/HAL) является неравномерное нанесение покрытия. Это происходит из-за образования излишков припоя, особенно на крупных металлизированных площадках, что приводит к появлению неровных контактных площадок. Подобный дефект снижает процент годных изделий, из-за чего вызывает смещение отпечатка паяльной пасты и электронных компонентов, а также ухудшает смачивание припоем. В результате, при установке компонентов с малым шагом выводов, такое покрытие может не соответствовать требованиям по плоскостности. Более того, для контактных площадок, расположенных близко друг к другу (0,5 мм и меньше), существует риск формирования перемычек.
- применение припоя, содержащего свинец, противоречит определённым экологическим стандартам. Это может стать причиной запрета на эксплуатацию подобных устройств в ряде областей человеческой деятельности;
- высокая температура плавления сплава припоя, около 250°C, может привести к повреждению теплочувствительных элементов на плате;
- из-за неравномерности покрытия и образующихся наплывов припоя возможны замыкания контактных площадок, которые расположены близко друг к другу.
В заключение, можно отметить, что рассматриваемый тип покрытия для печатных плат обладает хорошими характеристиками и имеет как положительными, так и отрицательными стороны. Этот метод получил большое распространение в промышленности благодаря своей простоте, высокой экономической эффективности и надежности.
Тем не менее, его использование ограничено из-за наличия токсичного свинца и потенциальных рисков для теплочувствительных компонентов. При выборе способа покрытия важно учитывать специфические требования проекта, а также необходимость соблюдения экологических и безопасных норм.
