Πώς να επιλέξετε το φινίρισμα επιφάνειας για το σχέδιο PCB σας
Ⅱ Αξιολόγηση και Σύγκριση
Δημοσιεύτηκε: 16 Νοεμβρίου 2022
Κατηγορίες: Blogs
Ετικέτες: pcb,pcba,συναρμολόγηση pcb,κατασκευή pcb, φινίρισμα επιφάνειας pcb
Υπάρχουν πολλές συμβουλές για το φινίρισμα της επιφάνειας, όπως το HASL χωρίς μόλυβδο έχει πρόβλημα να έχει σταθερή επιπεδότητα.Το ηλεκτρολυτικό Ni/Au είναι πολύ ακριβό και εάν εναποτεθεί πάρα πολύς χρυσός στο ταμπόν, μπορεί να οδηγήσει σε εύθραυστες συγκολλήσεις.Ο κασσίτερος εμβάπτισης έχει υποβάθμιση της ικανότητας συγκόλλησης μετά από έκθεση σε πολλαπλούς κύκλους θερμότητας, όπως σε μια διαδικασία εκ νέου ροής PCBA από την επάνω και την κάτω πλευρά, κ.λπ.Ο παρακάτω πίνακας δείχνει μια πρόχειρη αξιολόγηση για τα φινιρίσματα επιφανειών που εφαρμόζονται συχνά στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων.
Πίνακας 1 Συνοπτική περιγραφή της διαδικασίας κατασκευής, σημαντικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και τυπικές εφαρμογές δημοφιλών επιφανειών χωρίς μόλυβδο επιφανειών PCB
| Φινίρισμα επιφάνειας PCB | Επεξεργάζομαι, διαδικασία | Πάχος | Πλεονεκτήματα | Μειονεκτήματα | Τυπικές Εφαρμογές |
| HASL χωρίς μόλυβδο | Οι πλακέτες PCB βυθίζονται σε ένα λουτρό λιωμένου κασσίτερου και στη συνέχεια φυσήθηκαν με μαχαίρια θερμού αέρα για επίπεδα χτυπήματα και αφαίρεση της περίσσειας συγκόλλησης. | 30µin(1µm) -1500µin(40µm) | Καλή συγκολλησιμότητα.Ευρέως διαθέσιμο;Μπορεί να επισκευαστεί/επεξεργαστεί.Μακρύ ράφι μακρύ | Ανώμαλες επιφάνειες.Θερμικό σοκ;Κακή διαβροχή.Γέφυρα συγκόλλησης;Βυσματωμένοι PTH. | Ευρέως εφαρμοστέο.Κατάλληλο για μεγαλύτερα μαξιλάρια και απόσταση.Δεν είναι κατάλληλο για HDI με <20 mil (0,5 mm) λεπτό βήμα και BGA.Δεν είναι καλό για PTH.Δεν ταιριάζει για παχύ χάλκινο PCB.Συνήθως, εφαρμογή: Πίνακες κυκλωμάτων για ηλεκτρικές δοκιμές, συγκόλληση με το χέρι, ορισμένα ηλεκτρονικά υψηλής απόδοσης, όπως η αεροδιαστημική και οι στρατιωτικές συσκευές. |
| OSP | Χημική εφαρμογή μιας οργανικής ένωσης στην επιφάνεια των σανίδων σχηματίζοντας ένα οργανικό μεταλλικό στρώμα για την προστασία του εκτεθειμένου χαλκού από τη σκουριά. | 46µin (1,15µm)-52µin (1,3µm) | Χαμηλό κόστος;Τα μαξιλαράκια είναι ομοιόμορφα και επίπεδα.Καλή συγκόλληση.Μπορεί να είναι μονάδα με άλλα φινιρίσματα επιφανειών.Η διαδικασία είναι απλή.Δυνατότητα επεξεργασίας (μέσα στο εργαστήριο). | Ευαίσθητο στο χειρισμό.Μικρή διάρκεια ζωής.Πολύ περιορισμένη διάδοση συγκόλλησης.Υποβάθμιση συγκολλητικότητας με αυξημένη θερμοκρασία & κύκλους.Μη αγώγιμο;Δύσκολη επιθεώρηση, προβληματισμοί με ανιχνευτή ICT, ιοντική εφαρμογή και εφαρμογή πίεσης | Ευρέως εφαρμοστέο.Κατάλληλο για SMT/λεπτές θέσεις/BGA/μικρά εξαρτήματα.Σερβίρετε σανίδες.Δεν είναι καλό για PTH.Δεν είναι κατάλληλο για τεχνολογία πτύχωσης |
| ENIG | Μια χημική διαδικασία που επικαλύπτει τον εκτεθειμένο χαλκό με νικέλιο και χρυσό, έτσι ώστε να αποτελείται από ένα διπλό στρώμα μεταλλικής επικάλυψης. | 2µin (0,05µm) – 5µin (0,125µm) χρυσού πάνω από 120µin (3µm) – 240µin (6µm) νικελίου | Εξαιρετική ικανότητα συγκόλλησης.Τα μαξιλαράκια είναι επίπεδα και ομοιόμορφα.Δυνατότητα κάμψης σύρματος Al;Χαμηλή αντίσταση επαφής.Μεγάλη διάρκεια ζωής.Καλή αντοχή στη διάβρωση και ανθεκτικότητα | ανησυχία "Black Pad"?Απώλεια σήματος για εφαρμογές ακεραιότητας σήματος.ανίκανος να ξαναδουλέψει | Εξαιρετικό για συναρμολόγηση λεπτού βήματος και σύνθετης τοποθέτησης στην επιφάνεια (BGA, QFP…).Εξαιρετικό για πολλαπλούς τύπους συγκόλλησης.Προτιμάται για PTH, εφαρμογή πίεσης.Σύρμα Bondable?Συνιστάται για PCB με εφαρμογές υψηλής αξιοπιστίας όπως αεροδιαστημική, στρατιωτική, ιατρική και υψηλών προδιαγραφών καταναλωτές κ.λπ.Δεν συνιστάται για επιφάνειες επαφής αφής. |
| Ηλεκτρολυτικό Ni/Au (μαλακός χρυσός) | 99,99% καθαρός – Χρυσός 24 καρατίων που εφαρμόζεται σε στρώμα νικελίου μέσω ηλεκτρολυτικής διαδικασίας πριν από τη μάσκα συγκόλλησης. | 99,99% καθαρός χρυσός, 24 καράτια 30µin (0,8µm) -50µin (1,3µm) πάνω από 100µin (2,5µm) -200µin (5µm) Νικελίου | Σκληρή, ανθεκτική επιφάνεια.Μεγάλη αγωγιμότητα?Ομαλότητα;Δυνατότητα κάμψης σύρματος Al;Χαμηλή αντίσταση επαφής.Μεγάλη διάρκεια ζωής | Ακριβός;Au ευθραυστότητα εάν είναι πολύ παχύ?Περιορισμοί διάταξης.Επιπλέον επεξεργασία/έντονη εργασία.Δεν ταιριάζει για συγκόλληση.Η επίστρωση δεν είναι ομοιόμορφη | Χρησιμοποιείται κυρίως στη συγκόλληση σύρματος (Al & Au) σε συσκευασία τσιπ όπως COB (Chip on Board) |
| Ηλεκτρολυτικό Ni/Au (Σκληρός χρυσός) | 98% καθαρός – Χρυσός 23 καρατίων με σκληρυντικά που προστίθενται στο λουτρό επιμετάλλωσης που εφαρμόζεται σε στρώμα νικελίου μέσω ηλεκτρολυτικής διαδικασίας. | 98% καθαρός χρυσός, 23 Karat30µin(0,8µm) -50µin(1,3µm) πάνω από 100µin(2,5µm) -150µin(4µm) Νικελίου | Εξαιρετική ικανότητα συγκόλλησης.Τα μαξιλαράκια είναι επίπεδα και ομοιόμορφα.Δυνατότητα κάμψης σύρματος Al;Χαμηλή αντίσταση επαφής.Επανεπεξεργάσιμο | Αμαυρώστε τη διάβρωση (χειρισμός & αποθήκευση) σε περιβάλλον με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο.Μειωμένες επιλογές εφοδιαστικής αλυσίδας για την υποστήριξη αυτού του φινιρίσματος.Σύντομο παράθυρο λειτουργίας μεταξύ των σταδίων συναρμολόγησης. | Χρησιμοποιείται κυρίως για ηλεκτρική διασύνδεση όπως ακροδέκτες (χρυσό δάχτυλο), πλακέτες μεταφοράς IC (PBGA/FCBGA/FCCSP...), πληκτρολόγια, επαφές μπαταριών και μερικά επιθέματα δοκιμής κ.λπ.. |
| Immersion Αγ | ένα στρώμα αργύρου εναποτίθεται στην επιφάνεια του χαλκού μέσω μιας διαδικασίας ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης μετά την χάραξη αλλά πριν από τη μάσκα συγκόλλησης | 5 μin (0,12 μm) -20 μin (0,5 μm) | Εξαιρετική ικανότητα συγκόλλησης.Τα μαξιλαράκια είναι επίπεδα και ομοιόμορφα.Δυνατότητα κάμψης σύρματος Al;Χαμηλή αντίσταση επαφής.Επανεπεξεργάσιμο | Αμαυρώστε τη διάβρωση (χειρισμός & αποθήκευση) σε περιβάλλον με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο.Μειωμένες επιλογές εφοδιαστικής αλυσίδας για την υποστήριξη αυτού του φινιρίσματος.Σύντομο παράθυρο λειτουργίας μεταξύ των σταδίων συναρμολόγησης. | Οικονομική εναλλακτική λύση για το ENIG for Fine Traces και BGA.Ιδανικό για εφαρμογή σημάτων υψηλής ταχύτητας.Καλό για διακόπτες μεμβράνης, θωράκιση EMI και συγκόλληση καλωδίων αλουμινίου.Κατάλληλο για εφαρμογή στην πρέσα. |
| Immersion Sn | Σε ένα ηλεκτρικό χημικό λουτρό, ένα λευκό λεπτό στρώμα κασσίτερου εναποτίθεται απευθείας στον χαλκό των πλακών κυκλωμάτων ως φράγμα για την αποφυγή της οξείδωσης. | 25µin (0,7µm)-60µin (1,5µm) | Το καλύτερο για την τεχνολογία press fit.Αποδοτική;Επίπεδη;Εξαιρετική ικανότητα συγκόλλησης (όταν είναι φρέσκο) και αξιοπιστία.Ομαλότητα | Υποβάθμιση συγκολλητικότητας με αυξημένες θερμοκρασίες και κύκλους.Ο εκτεθειμένος κασσίτερος στην τελική συναρμολόγηση μπορεί να διαβρωθεί.Χειρισμός ζητημάτων?Tin Wiskering;Δεν είναι κατάλληλο για PTH.Περιέχει Θειουρία, ένα γνωστό καρκινογόνο. | Προτείνετε για μεγάλες ποσότητες παραγωγών.Καλό για τοποθέτηση SMD, BGA.Καλύτερο για εφαρμογή τύπου και backplanes.Δεν συνιστάται για PTH, διακόπτες επαφής και χρήση με αποσπώμενες μάσκες |
Πίνακας 2 Αξιολόγηση τυπικών ιδιοτήτων των σύγχρονων επιφανειακών φινιρισμάτων PCB κατά την παραγωγή και την εφαρμογή
| Παραγωγή των πιο συνηθισμένων επιφανειών που χρησιμοποιούνται | |||||||||
| Ιδιότητες | ENIG | ΕΝΕΠΙΓ | Μαλακός χρυσός | Σκληρός χρυσός | IAg | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
| Δημοτικότητα | Υψηλός | Χαμηλός | Χαμηλός | Χαμηλός | Μεσαίο | Χαμηλός | Χαμηλός | Υψηλός | Μεσαίο |
| Κόστος διαδικασίας | Υψηλό (1,3x) | Υψηλό (2,5x) | Υψηλότερο (3,5x) | Υψηλότερο (3,5x) | Μεσαία (1,1x) | Μεσαία (1,1x) | Χαμηλό (1,0x) | Χαμηλό (1,0x) | Χαμηλότερο (0,8x) |
| Κατάθεση | Βύθιση | Βύθιση | Ηλεκτρολυτικό | Ηλεκτρολυτικό | Βύθιση | Βύθιση | Βύθιση | Βύθιση | Βύθιση |
| Διάρκεια ζωής | Μακρύς | Μακρύς | Μακρύς | Μακρύς | Μεσαίο | Μεσαίο | Μακρύς | Μακρύς | Μικρός |
| Συμβατό με RoHS | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | No | Ναί | Ναί |
| Συνεπίπεδο επιφάνειας για SMT | Εξοχος | Εξοχος | Εξοχος | Εξοχος | Εξοχος | Εξοχος | Φτωχός | Καλός | Εξοχος |
| Εκτεθειμένος Χαλκός | No | No | No | Ναί | No | No | No | No | Ναί |
| Χειρισμός, ή Αντιμετώπιση | Κανονικός | Κανονικός | Κανονικός | Κανονικός | Κρίσιμος | Κρίσιμος | Κανονικός | Κανονικός | Κρίσιμος |
| Διαδικασία Προσπάθειας | Μεσαίο | Μεσαίο | Υψηλός | Υψηλός | Μεσαίο | Μεσαίο | Μεσαίο | Μεσαίο | Χαμηλός |
| Ικανότητα επανεργασίας | No | No | No | No | Ναί | Δεν προτείνεται | Ναί | Ναί | Ναί |
| Απαιτούμενοι Θερμικοί Κύκλοι | πολλαπλούς | πολλαπλούς | πολλαπλούς | πολλαπλούς | πολλαπλούς | 2-3 | πολλαπλούς | πολλαπλούς | 2 |
| Θέμα με μουστάκια | No | No | No | No | No | Ναί | No | No | No |
| Θερμικό Σοκ (PCB MFG) | Χαμηλός | Χαμηλός | Χαμηλός | Χαμηλός | Πολύ χαμηλά | Πολύ χαμηλά | Υψηλός | Υψηλός | Πολύ χαμηλά |
| Χαμηλή αντίσταση / υψηλή ταχύτητα | No | No | No | No | Ναί | No | No | No | N/A |
| Εφαρμογές των πιο συνηθισμένων επιφανειών που χρησιμοποιούνται | |||||||||
| Εφαρμογές | ENIG | ΕΝΕΠΙΓ | Μαλακός χρυσός | Σκληρός χρυσός | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Ακαμπτος | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί |
| Καλώδιο | Περιορισμένος | Περιορισμένος | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί |
| Flex-Rigid | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Δεν προτιμάται |
| Ωραίο βήμα | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Δεν προτιμάται | Δεν προτιμάται | Ναί |
| BGA & μBGA | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Δεν προτιμάται | Δεν προτιμάται | Ναί |
| Πολλαπλή Συγκολλησιμότητα | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Περιορισμένος |
| Flip Chip | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | No | No | Ναί |
| Πατήστε Fit | Περιορισμένος | Περιορισμένος | Περιορισμένος | Περιορισμένος | Ναί | Εξοχος | Ναί | Ναί | Περιορισμένος |
| Μέσα από την τρύπα | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | Ναί | No | No | No | No |
| Συγκόλληση καλωδίων | Ναι (Al) | Ναι (Al, Au) | Ναι (Al, Au) | Ναι (Al) | Μεταβλητή (Al) | No | No | No | Ναι (Al) |
| Διαβρεξιμότητα κόλλησης | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Πολύ καλά | Καλός | Φτωχός | Φτωχός | Καλός |
| Ακεραιότητα άρθρωσης κόλλησης | Καλός | Καλός | Φτωχός | Φτωχός | Εξοχος | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός |
Η διάρκεια ζωής είναι ένα κρίσιμο στοιχείο που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν κάνετε τα χρονοδιαγράμματα κατασκευής σας.Διάρκεια ζωήςείναι το παράθυρο λειτουργίας που επιτρέπει στο φινίρισμα να έχει πλήρη συγκολλησιμότητα PCB.Είναι ζωτικής σημασίας να βεβαιωθείτε ότι όλα τα PCB σας έχουν συναρμολογηθεί εντός της διάρκειας ζωής.Εκτός από το υλικό και τη διαδικασία που κάνουν φινιρίσματα επιφανειών, η διάρκεια ζωής του φινιρίσματος επηρεάζεται έντονααπό τη συσκευασία και την αποθήκευση PCB.Η αυστηρή εφαρμογή της σωστής μεθοδολογίας αποθήκευσης που προτείνεται από τις οδηγίες IPC-1601 θα διατηρήσει τη συγκολλησιμότητα και την αξιοπιστία των φινιρισμάτων.
Πίνακας 3 Σύγκριση διάρκειας ζωής μεταξύ δημοφιλών επιφανειακών φινιρισμάτων PCB
|
| Τυπική ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΖΩΗΣ | Προτεινόμενη διάρκεια ζωής | Ευκαιρία επανεργασίας |
| HASL-LF | 12 μήνες | 12 μήνες | ΝΑΙ |
| OSP | 3 μήνες | 1 Μήνες | ΝΑΙ |
| ENIG | 12 μήνες | 6 μήνες | ΟΧΙ* |
| ΕΝΕΠΙΓ | 6 μήνες | 6 μήνες | ΟΧΙ* |
| Ηλεκτρολυτικό Ni/Au | 12 μήνες | 12 μήνες | NO |
| IAg | 6 μήνες | 3 μήνες | ΝΑΙ |
| ISn | 6 μήνες | 3 μήνες | ΝΑΙ** |
* Για το φινίρισμα ENIG και ENEPIG είναι διαθέσιμος ένας κύκλος επανενεργοποίησης για τη βελτίωση της διαβρεξιμότητας της επιφάνειας και της διάρκειας ζωής.
** Δεν προτείνεται επανεπεξεργασία χημικού κασσίτερου.
Πίσωστα ιστολόγια
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-16-2022
