¿Qué es el acabado superficial en la fabricación de PCB?

Sin duda, la forma más sencilla de pensar en la fabricación de PCB (placas de circuito impreso) es pensar en las partes principales, como los circuitos, las conexiones y los componentes. Pero hay un aspecto crucial que influye decisivamente en el rendimiento de la PCB: el acabado superficial.

En la fabricación de PCB, el cobre de la placa está expuesto y necesita protección. ¿Por qué? Por alguna razón (posiblemente por ser cobre), el cobre tiende a oxidarse, por lo que no funciona bien y puede interferir al soldarlo posteriormente. Este cobre expuesto por láser tenía un acabado superficial para evitar que se oxidara e imposibilitara prácticamente la soldadura de componentes en la placa. En esta guía, le mostraremos los tipos más comunes de acabados superficiales para PCB y le ayudaremos a elegir el más adecuado para su proyecto.

¿Qué es el acabado superficial?

Antes de continuar, conviene comprender qué son los acabados superficiales. La capa protectora se refiere al acabado superficial sobre las almohadillas de cobre, formando una capa de acabado superficial en la PCB. Por ejemplo, las almohadillas de cobre de la PCB son los puntos donde se sueldan componentes electrónicos, como resistencias, condensadores, microchips, etc. El acabado superficial evita que el cobre reaccione con el aire e inicie el ciclo de corrosión. También garantiza que los componentes se puedan soldar correctamente.

¿Por qué es tan importante el acabado de la superficie?

La cuestión es la siguiente: quizás te preguntes por qué alguien dedica tanto esfuerzo al acabado superficial de una PCB. ¿No es más importante el diseño de los circuitos o la calidad de los componentes? Eso también es importante, pero si el acabado superficial no es bueno, el rendimiento general de la PCB podría verse afectado.

Previene la oxidación:

Mencionamos que el cobre es muy oxidable al exponerse al aire. Esto puede provocar la oxidación, creando una capa que impide una buena conductividad del electrodo.

Facilita la soldadura:

Un buen acabado superficial se consigue mediante una superficie lisa y uniforme para la soldadura. Los componentes de la PCB se fijan mediante soldadura.

Mejora la confiabilidad:

A largo plazo, una PCB con un buen acabado superficial será más fiable. El acabado protege la placa de las agresiones ambientales, el desgaste y los daños durante el proceso de ensamblaje.

Durabilidad:

Los acabados superficiales se desarrollan para aumentar la durabilidad de la PCB. El acabado protege el cobre contra la oxidación y el desgaste, permitiendo que la PCB resista múltiples ciclos de soldadura y tenga un buen rendimiento incluso en diferentes entornos.

Tipos de acabado de superficie de PCBC

Una vez que comprenda la importancia de los acabados superficiales, analizaremos los acabados más comunes para la fabricación de PCB. Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas, y la mejor opción depende de las necesidades de su proyecto.

HASL (nivelación de soldadura con aire caliente) y HASL sin plomo

Uno de los acabados superficiales más antiguos y populares en la fabricación de PCB es la nivelación por soldadura con aire caliente (HASL). En este método, la PCB se sumerge en soldadura fundida que contiene estaño y plomo o solo estaño (HASL sin plomo).

Ventajas de HASL:

Económico

Buena vida útil

Fácilmente reelaborable

Desventajas de HASL:

Superficie irregular

No apto para componentes de paso fino

No compatible con RoHS (si tiene plomo)

ENIG (oro de inmersión en níquel no electrolítico)

ENIG es un acabado superficial premium que consiste en la aplicación de níquel, seguido de una fina capa de oro sobre las almohadillas de cobre. El resultado es una superficie lisa y plana, ideal para PCB complejas con componentes pequeños, que se somete a un proceso controlado.

Ventajas de ENIG:

Superficie plana y lisa

Excelente resistencia a la corrosión

Cumple con RoHS

Desventajas de ENIG:

Más caro

Problema con la almohadilla negra

ENIGPIG (oro de inmersión en níquel químico y paladio químico)

La versión mejorada de ENIG es ENEPIG. En este acabado, se deposita una capa atómica de paladio entre las capas de níquel y oro. Además de una excelente protección contra la corrosión, este acabado también es perfecto para la unión de cables, un proceso industrial particularmente común en aplicaciones de alto rendimiento.

Ventajas de ENEPIG:

Ideal para la unión de cables

Muy confiable

No hay problema con la almohadilla negra

Desventajas de ENEPIG

Alto costo

Menos común

ENIG vs ENIGPIG vs HASL

OSP (Conservante orgánico de soldabilidad)

Es un acabado orgánico que protege las almohadillas de cobre con una fina capa orgánica. Es el acabado más económico y se utiliza a menudo en electrónica de consumo, donde la durabilidad a largo plazo es un inconveniente.

Ventajas del OSP:

Muy asequible

Superficie plana

Sostenible.

Desventajas de OSP:

Vida útil corta

No apto para diseños complejos

Plata de inmersión

Un acabado metálico llamado Plata de Inmersión consiste en una fina capa de plata sobre las almohadillas de cobre. El precio y el rendimiento se ajustan perfectamente a este rango medio: buena conductividad eléctrica y una superficie lisa.

Ventajas de la plata de inmersión:

Bueno para aplicaciones de alta frecuencia.

Superficie plana

RoHS

Desventajas de la plata de inmersión:

Desfloración

No tan duradero

Lata de inmersión

El estaño por inmersión es un proceso de acabado superficial de PCB en el que las almohadillas de cobre de la placa de circuito se sumergen en una solución química especial, lo que provoca la formación automática de una fina capa de estaño sobre su superficie. Este recubrimiento de estaño no solo cubre toda la superficie de las almohadillas, sino que también garantiza una superficie lisa y uniforme. El objetivo de este proceso es proteger las almohadillas de cobre de la oxidación y, al mismo tiempo, mejorar la soldabilidad durante el ensamblaje de los componentes. Es especialmente adecuado para placas de circuito con componentes de paso fino que requieren una superficie muy plana.

Ventajas del estaño de inmersión:

Ofrece una superficie plana ideal para componentes de paso fino.

Rentable para la producción de alto volumen

Desventajas del estaño de inmersión:

Susceptible a los bigotes de estaño

Vida útil limitada en comparación con otros tipos de acabados de superficie.

Cómo elegir el acabado superficial adecuado para un tablero

Para elegir el acabado de superficie de PCB adecuado es necesario tener en cuenta varios factores importantes para garantizar el rendimiento y la longevidad de la placa.

•  Densidad y tipo de componentes

Si la PCB contiene muchos componentes electrónicos pequeños o de alta densidad, seleccionar un acabado de superficie con una superficie lisa, como ENIG o oro de inmersión, mejorará la soldabilidad.

•  Exposición ambiental

Si la PCB se utilizará en entornos húmedos, de alta temperatura o corrosivos, se recomienda un acabado de superficie con fuerte resistencia a la oxidación, como ENIG u OSP.

•  Limitaciones presupuestarias

El costo de los diferentes acabados superficiales varía. Las placas de circuito impreso HASL y las placas HASL sin plomo son opciones económicas, aptas para la producción en masa, mientras que las placas ENIG y las de oro por inmersión son más caras, pero ofrecen mayor confiabilidad.

•  Requisitos de cumplimiento de RoHS

Si el producto debe cumplir con las regulaciones ambientales, es necesario elegir HASL sin plomo u otros acabados de superficie que cumplan con RoHS, como ENIG u OSP.

Para proyectos rentables, HASL PCB o HASL sin plomo son opciones prácticas, lo que las hace adecuadas para la fabricación electrónica general.

Para una mayor durabilidad y confiabilidad, especialmente para uso a largo plazo o aplicaciones de alto rendimiento, se prefieren los PCB con acabado de superficie ENIG o de oro por inmersión, ya que brindan mejor resistencia a la oxidación y soldabilidad.

Si el diseño de la PCB incluye componentes de paso fino (como almohadillas pequeñas o encapsulado BGA), es esencial una superficie muy plana. En este caso, la plata o el estaño de inmersión serían la mejor opción.

Conclusión

Elegir el acabado superficial adecuado para su PCB es un paso crucial en el proceso de fabricación. Ya sea que busque una opción rentable como HASL o un acabado de alto rendimiento como ENEPIG, comprender las ventajas y desventajas de cada tipo le ayudará a tomar la mejor decisión para su proyecto.

Con el acabado de superficie adecuado, su PCB no solo funcionará mejor sino que también durará más, lo que en última instancia contribuirá al éxito de su producto final.