Clasificación del Acabado de la Superficie de PCB: Tipos, Características y Aplicaciones

Los acabados de la superficie de PCB son los héroes desconocidos de la fabricación electrónica, que cubren la brecha entre los rastros de cobre desnudos y las juntas de soldadura.Estas capas protectoras aseguran conexiones eléctricas confiables, resistente a la corrosión y que prolonga la vida útil, crítico para todo, desde los teléfonos inteligentes hasta los sistemas aeroespaciales.la elección del acabado adecuado depende de las necesidades de la aplicaciónEn esta guía se clasifican los acabados de superficie de PCB más comunes, se comparan susy le ayuda a seleccionar la mejor opción para su proyecto- ¿ Por qué?

Las claves
1Los acabados superficiales de los PCB protegen las huellas de cobre de la oxidación, garantizando la solderabilidad durante el montaje y la fiabilidad a largo plazo.
2.ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) ofrece la mejor combinación de solderabilidad, vida útil y rendimiento de alta frecuencia, ideal para aplicaciones médicas y aeroespaciales.
3.HASL (nivelación de soldadura por aire caliente) sigue siendo rentable para la electrónica de consumo de gran volumen, pero tiene problemas con los componentes de tono fino.
4.El estaño y la plata de inmersión sobresalen en los diseños sin plomo y de alta densidad, mientras que el OSP (preservante orgánico de soldadura) es preferido para proyectos de bajo coste y corta vida útil.
5"La selección depende de factores como el tamaño del empalme (necesita ENIG/lata ≤ 0,4 mm), la vida útil (ENIG dura > 1 año) y el estrés ambiental (la automoción necesita resistencia a altas temperaturas).

¿Qué son los acabados de superficie de PCB?
Los acabados de superficie de PCB son recubrimientos delgados aplicados a rastros de cobre expuestos y almohadillas después del grabado.
Prevención de la oxidación: el cobre desnudo reacciona con el aire, formando una capa de óxido no soldable en cuestión de horas.
Mejora de la soldadura: Proporciona una superficie estable para que la soldadura se humede y forme juntas fuertes durante la soldadura por reflujo o onda.
Protege durante el manejo: Resiste los arañazos, la humedad y los productos químicos durante el montaje y el almacenamiento.
Sin un acabado, los PCB se vuelven no montables en cuestión de días, e incluso una oxidación menor puede causar fallas en las juntas de soldadura en el uso de campo.

Clasificación de los acabados de superficie de PCB
Los acabados superficiales se clasifican por sus materiales y procesos de aplicación. A continuación se presentan los tipos más comunes, junto con sus características, pros y contras.

1. HASL (nivelación de soldadura con aire caliente)
El HASL es uno de los acabados más antiguos y más utilizados, especialmente en la producción de gran volumen.
Empapar el PCB en soldadura fundida (sin plomo o con plomo de estaño).
Soplar aire caliente a través de la superficie para eliminar el exceso de soldadura, dejando un revestimiento plano (pero ligeramente desigual).
Características:
Composición: 99,3% de estaño, 0,7% de cobre (sin plomo) o 63% de estaño/37% de plomo (tradicional, ahora raro).
Soldadurabilidad: excelente para componentes SMT de agujero y grandes; la soldadura se moja fácilmente.
Vida útil: 6 a 9 meses (la oxidación degrada lentamente la solderabilidad).
Costo: más bajo entre los acabados (1x referencia).
Ventajas:
Económico para la producción en grandes volúmenes (100.000 unidades o más).
Resiste múltiples ciclos de reflujo (3 5x).
- ¿ Qué?
Las superficies desiguales (± 10 μm) corren el riesgo de crear un puente de soldadura en componentes de tono fino (< 0,8 mm de tono).
Las versiones sin plomo tienen puntos de fusión más altos, lo que requiere perfiles de reflujo más calientes.
Mejor para: electrónica de consumo (televisores, routers), PCB de bajo costo con componentes grandes.

2. ENIG (oro de inmersión de níquel sin electro)
El ENIG es un acabado de dos capas: una barrera de níquel (36 μm) cubierta con una capa de oro delgada (0,05 ‰ 0,2 μm).
Características:
Composición: Níquel-fósforo (6% de fósforo) + oro puro.
Soldadura: Excelente; el níquel forma fuertes enlaces con la soldadura, mientras que el oro previene la oxidación.
Período de conservación: > 1 año (el oro resiste la oxidación indefinidamente).
Costo: 1,5 ¢2 veces más alto que el HASL.
Ventajas:
Superficie plana (± 2 μm) ideal para componentes de tono fino (≤ 0,4 mm BGA, QFN).
Rendimiento de alta frecuencia (baja pérdida de señal hasta 40 GHz) debido a la conductividad del oro.
Resiste la corrosión y las temperaturas extremas (-40°C a 125°C).
- ¿ Qué?
Riesgo de “pad negro” (corrosión del níquel bajo el oro) si los parámetros de revestimiento están desactivados.
El oro es caro; las capas gruesas (> 0,2 μm) causan fragilidad de la soldadura.
Lo mejor para: dispositivos médicos, aeroespaciales, equipos 5G y PCB con componentes de tono fino.

3- La inmersión.
El estaño de inmersión deposita una capa de estaño puro (0,8 2,5 μm) mediante reacción química, formando una superficie soldable sin electricidad.
Características:
Composición: 99,9% de estaño.
Soldadura: muy buena; forma juntas de soldadura fuertes y dúctiles.
Período de conservación: más de 12 meses con un almacenamiento adecuado (en bolsas secas y selladas).
Costo: 1,2 ¢ 1,5x HASL.
Ventajas:
Superficie plana (± 3 μm) adecuada para diseños de tono fino (0,5 mm) y de alta densidad.
Sin plomo y conforme a la Directiva RoHS.
Compatible con soldadura libre de plomo y tradicional.
- ¿ Qué?
Sujeto a “músculos de estaño” (pequeños filamentos conductores) en ambientes húmedos, con riesgo de cortocircuitos.
Requiere un manejo cuidadoso; el estaño se araña fácilmente.
Lo mejor para: electrónica automotriz ( faros LED), sensores industriales y PCB con componentes de tono medio fino.

4. OSP (conservante orgánico para soldadura)
OSP es un revestimiento orgánico delgado (0,1 0,5 μm) aplicado mediante inmersión, formando una capa protectora que se disuelve durante la soldadura, exponiendo cobre fresco.
Características:
Composición: compuestos orgánicos a base de azoles (derivados del benzotriazol).
Soldadurabilidad: buena para ciclos de reflujo 1 2; se disuelve limpiamente durante la soldadura.
Período de conservación: 3 – 6 meses (degradación de la humedad > 60%).
Costo: 0,8x HASL (el más barato para el bajo volumen).
Ventajas:
Superficie ultraplata (± 1 μm) perfecta para componentes de tono fino (< 0,4 mm).
Sin capa metálica, preservando la integridad de la señal de alta frecuencia (ideal para 5G).
- ¿ Qué?
Para uso único; el OSP se disuelve durante la soldadura, dejando el cobre expuesto a la oxidación posteriormente.
Pobre durabilidad; los arañazos o la humedad destruyen la solderabilidad.
Mejor para: prototipos de bajo volumen, PCB de alta frecuencia (5G, radar) y dispositivos de corta duración.

5Inmersión de plata.
La plata de inmersión es una fina capa de plata (0,1 0,5 μm) depositada químicamente, ofreciendo un equilibrio de rendimiento y costo.
Características:
Composición: plata pura.
Solderabilidad: Excelente; forma juntas fuertes con un flujo mínimo.
Duración: 6 a 9 meses (manchas en condiciones de alta humedad).
Costo: 1,3 ¢ 1,6x HASL.
Ventajas:
La superficie plana (± 3 μm) funciona para señales de tono fino (0,5 mm) y de alta velocidad.
Procesamiento más rápido que ENIG, reduciendo los tiempos de entrega.
- ¿ Qué?
El empañamiento (escurecimiento) en ambientes húmedos (> 60% de Hg) reduce la soldadura.
La migración de plata puede causar cortocircuitos en los PCB de alto voltaje.
Mejor para: equipos de telecomunicaciones, PCB militares y proyectos que necesitan una respuesta más rápida que ENIG.

Cuadro de comparación: acabados de superficie de PCB

Cómo elegir el acabado adecuado
La selección dependerá de las necesidades específicas de su proyecto.

1. Componente Tamaño de tono
Talla fina (< 0,4 mm): ENIG u OSP (las superficies planas evitan el puente).
Punto medio (0,5 0,8 mm): estaño de inmersión, plata o ENIG.
Gran ancho (> 0,8 mm): HASL (más económico).

2Requisitos para la duración de los productos
> 6 meses: ENIG o estaño de inmersión (resiste la oxidación durante más tiempo).
6 meses: plata de inmersión o HASL.
A corto plazo (prototipos): OSP (costo más bajo).

3Entorno de aplicación
Alta humedad: ENIG (el oro es resistente a la mancha) o estaño de inmersión (mejor que la plata).
Temperatura alta: ENIG (el níquel resiste más de 300°C) o estaño de inmersión.
Alta frecuencia (5G/radar): OSP (sin capa metálica) o ENIG (baja pérdida de señal).

4. Volumen de producción y coste
Volumen alto (100k+): HASL (costo unitario más bajo).
Volumen medio (10k 100k): estaño o plata de inmersión.
Bajo volumen/alta fiabilidad: ENIG (justifica un mayor coste).

5. Normas de la industria
Automotriz (IATF 16949): ENIG o estaño de inmersión (resiste vibraciones/calor).
Médico (ISO 13485): ENIG (biocompatible y con larga vida útil).
Aeroespacial (AS9100): ENIG (resiste condiciones extremas).

Mitos comunes acerca de los acabados de la superficie de los PCB
Mito: ENIG es siempre mejor.
Hecho: ENIG es demasiado para PCB de bajo costo y gran tono; HASL funciona bien y cuesta menos.

Mito: OSP no es confiable.
Hecho: OSP funciona bien para dispositivos de corta duración (por ejemplo, electrónica estacional) y diseños de alta frecuencia.

Mito: La inmersión en estaño causa bigotes en todos los casos.
Realidad: El recubrimiento adecuado (aditivos para suprimir los bigotes) y el almacenamiento (en condiciones secas) minimizan este riesgo.

Preguntas frecuentes
P: ¿Qué acabado es mejor para PCB de alta frecuencia (28GHz+)?
R: OSP (sin capa de metal) o ENIG (baja pérdida de oro) son los mejores.

P: ¿Puedo utilizar ENIG para el montaje sin plomo?
R: Sí. ENIG trabaja con soldadura libre de plomo (Sn-Ag-Cu) y cumple con los requisitos de RoHS.

P: ¿Cómo prolongar la vida útil de OSP?
R: Conservar los PCB en bolsas selladas con desecantes, mantener la humedad < 50% y utilizarlos dentro de los 3 meses posteriores a la producción.

P: ¿Qué causa el "pad negro" en el ENIG?
R: Para evitar el exceso de grabación en el níquel o los parámetros incorrectos del revestimiento con oro, elija fabricantes certificados según IPC-4552.

P: ¿La HASL sigue siendo relevante para las regulaciones libres de plomo?
R: Sí, el HASL sin plomo (Sn-Cu) cumple con la norma RoHS y sigue siendo rentable para componentes grandes.

Conclusión
Los acabados superficiales de PCB son críticos para la fiabilidad, el éxito del montaje y el rendimiento.OSP para alta frecuencia  puede seleccionar el acabado óptimo para su proyectoYa sea la construcción de un teléfono inteligente o un satélite, el acabado de la superficie adecuado asegura que su PCB sobreviva al montaje, almacenamiento y años de uso en el campo.