Сравнение результатов паяемости плат с покрытиями ENIG и EPIG после воздействия паром. Часть 2

Результаты и обсуждения

Результаты тестирования показывают, что покрытие ENIG является выдающимся поверхностным покрытием. Однако ENIG теряет паяемость (резко снижается смачиваемость) при воздействии паром. С другой стороны, EPIG практически не показывает подобной чувствительности в сравнении с ENIG. Ответом на вопрос, почему между двумя покрытиями существует такая разница, является предположение о сильном взаимодействии пара с никелем-фосфором. Никель-фосфор доступен для воздействия пара, проникающего через тонкие поры поверхностного золота, присутствующего в ENIG.

На рис. 7–12 показаны результаты тестов на смачивание с использованием метода баланса смачивания. По оси Х отражено время контакта между покрытыми медными площадками и жидким припоем. Время измерялось в секундах. Общее время контакта для каждого измерения — 10 или 20 с. На оси Y графика смачиваемости показана степень растекания припоя по медным площадкам с покрытием. В данных испытаниях эта сила измеряется в мН/мм. Сила увеличивается по мере того, как большая часть площадки покрывается припоем.

Первичный наклон графика показывает первичный контакт между образцом и припоем. По мере того, как тестируемая зона смачивается припоем, сила достигает максимума, который представляет собой силу смачивания для конкретного теста. Время, необходимое для того, чтобы эта сила пересекла нулевое значение, считается общим временем смачивания для данного конкретного теста. Результаты считаются положительными, когда сила смачивания быстро достигает максимума и держится на этом уровне. Если сила смачивания не проходит через ноль во время теста, то результатом считается отказ в виде несмачивания.

Также отказ наблюдается, когда сила смачивания достигает максимума, а затем снижается. Такой график говорит о десмачивании (de-wetting) в данном тесте. Сравнение результатов паяемости ENIG (рис. 7) и EPIG (рис. 8) показывает, что оба покрытия обеспечивают прекрасное время смачивания и паяемость в новом состоянии.

Всего лишь после 1 ч парового старения образец с покрытием ENIG выдал отказ по смачиванию (состояние несмачивания) (рис. 9). Образец EPIG показывал хорошее смачивание после 1 ч воздействия паром (рис. 10). Спустя 8 ч парового старения образцы EPIG хорошо паяются с незначительным снижением силы смачивания, как видно на рис. 11 (на данном графике показана продолжительность контакта 20 с).

Выводы и заключение

Успех пайки печатных плат снижается под воздействием времени и условий окружающей среды. Тепло и влага делают платы непригодными для последующего производства монтажа из-за плохой паяемости, что в итоге приводит к вынужденной их утилизации до, а еще хуже, после установки дорогостоящих компонентов. Улучшение надежности заключается в стремлении к тому, чтобы тепло и влажность не снижали паяемость плат.

Паровое старение в соответствии с IPC J-STD-002 и J-STD-003 — это удобный, недорогой и незатратный по времени метод оценки продолжительности жизни покрытий, нанесенных на печатные платы. Было протестировано два покрытия — ENIG и EPIG — на способность к смачиванию до и после воздействия паром. Данные этих испытаний показывают, что воздействие паром незначительно влияет на паяемость плат с покрытием EPIG, тогда как платы с покрытием ENIG очень быстро становятся не пригодными к пайке.

Считается, что причина этого — быстрое окисление слоя никеля от пара. Доказательства, подтверждающие это предположение, были получены, когда перед воздействием пара на образцы ENIG было нанесено защитное органическое покрытие против потускнения. В этом случае окисления никеля не произошло. Органическая пленка снизила окисление никеля после воздействия пара и этим улучшила способность к смачиванию.