HASL kontra ENIG: Jakie wykończenie powierzchni wybrać?

Przy wyborze wykończenia powierzchni płytki drukowanej, dwie wiodące opcje to HASL i ENIG. Obydwa zapewniają powłoki ochronne na ścieżkach miedzianych, ale trzeba rozważyć kompromisy. Zrozumienie różnic pomiędzy HASL i ENIG ma ogromne znaczenie przy wyborze idealnej metody dla konkretnego projektu. W tym artykule szczegółowo omówimy kluczowe różnice między tymi podejściami, ważąc ich zalety i wady. Ostatecznie, zyskasz wiedzę potrzebną do podjęcia świadomej decyzji dotyczącej najodpowiedniejszej metody wykończenia powierzchni dla Twoich projektów PCB.

1. Zrozumienie HASL-a (Poziomowanie lutu na gorące powietrze)

HASL stands for “hot air solder leveling”, który jest szeroko stosowanym procesem wykańczania powierzchni PCB. Działa poprzez pokrycie gołych miedzianych ścieżek i pól na płytce drukowanej warstwą płynnego lutowia. Następnie za pomocą noży na gorące powietrze wygładza się lut i usuwa nadmiar materiału. Pozostawia to równomiernie pokrytą powłoką lutowniczą, która chroni miedź przed utlenianiem i zapewnia dobrą lutowność.

Dwa podstawowe typy wykończeń HASL:

HASL na bazie ołowiu: W tym typie stosuje się stop lutowniczy cyny i ołowiu zawierający zarówno cynę, jak i ołów. Zapewnia dobrą trwałość i lutowność. jednak, zawartość ołowiu budzi obawy dotyczące środowiska i zdrowia.

Bezołowiowy HASL: W tym typie stosuje się bezołowiowe stopy lutownicze wykonane z cyny połączonej ze srebrem, miedź lub bizmut zamiast ołowiu. To spotyka Normy RoHS ale może być bardziej podatny na utlenianie i wymagać wyższych temperatur przetwarzania.

1.1 Zalety HASL-a

• Simple process – HASL is straightforward to operate compared to other finish methods.
• Low cost – HASL provides an affordable surface finish solution.
• Availability – HASL is a widely accessible and common finish option.
• Visual inspectability – The HASL finish can be easily inspected visually.
• Przydatność dla PoprzezKomponenty otworów – It’s particularly well-matched for through-hole component assembly due to its robust coating that withstands the soldering process.

1.2 Wady HASL

• Surface smoothness – The solder layer can have unevenness, problematyczne dla SMT i elementy o drobnej podziałce.
• Dimensional tolerances – HASL has limitations with very thin or thick boards.
• Thermal stress – High heat during processing can potentially damage boards.
• Hole tolerance – HASL may not withstand tight tolerances on plated holes.
• Wire bonding – The surface finish is unsuitable for wire bonding applications.

1.3 Aplikacje

Oto kilka przykładów, w których preferowany może być HASL:

Low-budget electronics – The affordable HASL process fits well with mass production of budget consumer devices.

Prototyping needs – The fast turnaround and decent durability of HASL make it a good choice for prototyping PCBs.

Non-critical longevity – For products with shorter lifespans, HASL zapewnia wystarczającą żywotność bez dodatkowych kosztów.

Education and hobbyists – The accessibility and ease-of-use of HASL suit educational or hobbyist PCB fabrication.

2. Zrozumienie ZGADZAM SIĘ (Bezprądowe złoto zanurzeniowe w niklu)

ENIG oznacza bezprądowe złoto zanurzeniowe w niklu, popularne wykończenie powierzchni PCB, idealne do solidnych i trwałych płytek drukowanych. Polega na cienkiej warstwie złota nałożonej na bezprądową warstwę niklu w celu ochrony przed utlenianiem.

2.1 Zalety ENIG

• Lead-free – Unlike some finishes, ENIG nie zawiera ołowiu. Dzięki temu spełnia standardy RoHS.
• High conductivity – The gold layer provides excellent electrical conductivity for improved performance.
• Flat Surface – ENIG provides a flat surface conducive to fine pitch components and surface mount technology, umożliwiające precyzyjny montaż.
• Durability – ENIG stands up well to environmental stresses and physical wear over time.
• Good Shelf Life – ENIG-coated boards have a longer shelf life compared to some other finishes, zachowując swoją lutowność przez dłuższy czas.

2.2 Wady ENIG

• Expensive – The cost of materials and processing for ENIG is higher than HSAL
• Difficult rework – Unlike hot air solder leveling, demontaż i wymiana komponentów jest trudniejsza w przypadku wykończenia ENIG
• Signal loss – The thin gold layer can cause slight signal loss at high frequencies.
• Complex process – The ENIG deposition method is more complicated than HASL.
• Black pad risk – Weak gold-nickel bonding can potentially lead to “black pad” defects.

2.3 Aplikacje

ENIG jest często preferowanym wykończeniem powierzchni PCB w zastosowaniach, które mają takie cechy:

Fine-pitch components – The smooth ENIG finish accommodates placement of tiny, delikatne części w małych odstępach.

Advanced soldering – Technologies like lead-free soldering benefit from ENIG’s solderability and flatness.

Long-term reliability – When PCBs must function consistently over extended periods, ENIG zapewnia trwałość.

Harsh environments – The corrosion protection of ENIG makes it suitable for mechanically and thermally demanding conditions.

Dalsza lektura: 8 Typowe rodzaje wykończeń powierzchni PCB

3. Różnice pomiędzy HSAL i ENIG

Parametr	HSAL	ZGODZIĆ SIĘ
Powłoka metalu	Cyna-ołów lub cyna-srebro-miedź	Nikiel i złoto
Grubość poszycia	Grubsza warstwa lutu	Cieńsza warstwa złota
Przyczepność do miedzi	Dobre ze względu na wiązanie metalurgiczne	Dobre dzięki niklowej warstwie barierowej
Stres cieplny	Wysokie ryzyko uszkodzenia	Niskie ryzyko wypaczenia
Zdolności elektryczne	Niżej	Wyższa ze względu na złoto
Płaskość	Może być nierówny	Gładki koniec
Lutowanie	Dobry do lutowania ręcznego	Kompatybilny z zaawansowanymi technikami
Kompatybilność komponentów	Pasuje do otworów przelotowych i SMT, nie nadaje się do drobnego skoku	Umożliwia obróbkę wszystkich typów komponentów, łącznie z drobnymi podziałkami
Warunki korzystania	Niezalecany do stosowania w trudnych warunkach	Wytrzymuje trudne warunki
Koszt	Opłacalne, prosty proces	Droższy ze względu na proces zanurzenia w złocie
Okres przydatności do spożycia	Niżej, skłonny do utleniania	Dłużej ze względu na złoto zapobiegające utlenianiu
Ekologiczny	Wariant ołowiany nieekologiczny	Bezpieczne dla środowiska

4. HASL vs. ZGODZIĆ SIĘ: Wybór odpowiedniego wykończenia powierzchni

Przy wyborze pomiędzy wykończeniami powierzchni HASL i ENIG, istnieją zalety i wady każdej technologii, które należy wziąć pod uwagę w przypadku konkretnego zastosowania. HASL zapewnia ekonomiczne rozwiązanie w zakresie wykończenia powierzchni o przyzwoitym okresie trwałości. Proces jest prosty i powszechnie dostępny. Może to być dobry wybór, gdy głównymi priorytetami są oszczędność kosztów i dostępność. Z drugiej strony, ENIG oferuje gładką, cienka powłoka złota na niklu, która zapewnia doskonałą odporność na utlenianie i długi okres trwałości. ENIG jest preferowany, gdy głównymi priorytetami są komponenty o drobnej podziałce, klejenie drutu, doskonała lutowność, i niezawodność w trudnych warunkach. Przed dokonaniem wyboru, należy wziąć pod uwagę różne czynniki, takie jak okres przydatności do spożycia, lutowalność, kompatybilność komponentów, odporność środowiskowa, i potrzeby budżetowe dla Twojej płytki drukowanej.