Kā izvēlēties virsmas apdari jūsu PCB dizainam
Ⅱ Novērtēšana un salīdzināšana
Ievietots: 2022. gada 16. novembris
Kategorijas: Blogi
Tagi: PCB,pcba,PCB montāža,PCB ražošana, PCB virsmas apdare
Ir daudz padomu par virsmas apdari, piemēram, bezsvina HASL ir problēmas ar vienmērīgu līdzenumu.Elektrolītiskais Ni/Au ir patiešām dārgs, un, ja uz spilventiņa ir nogulsnēts pārāk daudz zelta, tas var izraisīt trauslus lodēšanas savienojumus.Iegremdējamai alvai pēc vairāku karstuma cikliem, piemēram, augšējās un apakšējās puses PCBA pārpludināšanas procesā, lodēšanas spēja pasliktinās utt. Iepriekšminētās virsmas apdares atšķirības bija skaidri jāapzinās.Zemāk esošajā tabulā ir parādīts aptuvens novērtējums par iespiedshēmu plates bieži izmantoto virsmas apdari.
1. tabula Īss ražošanas procesa apraksts, nozīmīgi plusi un mīnusi, kā arī populāru bezsvinu PCB virsmas apdares veidu tipiski pielietojumi
| PCB virsmas apdare | Process | Biezums | Priekšrocības | Trūkumi | Tipiski pielietojumi |
| Bezsvina HASL | PCB plāksnes tiek iegremdētas izkausētā skārda vannā un pēc tam tiek izpūstas ar karstā gaisa nažiem plakaniem glāstiem un liekā lodēšanas noņemšanai. | 30 µin (1 µm) - 1500 µin (40 µm) | Laba lodējamība;Plaši pieejams;Var salabot/pārstrādāt;Garš plaukts garš | Nelīdzenas virsmas;termiskais šoks;Slikta mitrināšana;Lodēšanas tilts;Pieslēgti PTH. | Plaši piemērojams;Piemērots lielākiem paliktņiem un atstarpēm;Nav piemērots HDI ar <20 milj (0,5 mm) smalku soli un BGA;Nav piemērots PTH;Nav piemērots biezam vara PCB;Parasti lietojums: shēmas plates elektriskajai pārbaudei, roku lodēšanai, dažas augstas veiktspējas elektronikas, piemēram, kosmosa un militārās ierīces. |
| OSP | Organiskā savienojuma ķīmiska uzklāšana uz dēļu virsmas, veidojot organisku metālisku slāni, lai aizsargātu atklāto varu no rūsas. | 46 µin (1,15 µm)–52 µin (1,3 µm) | Lēts;Spilventiņi ir viendabīgi un plakani;Laba lodējamība;Var apvienot ar citām virsmas apdari;Process ir vienkāršs;Var pārstrādāt (darbnīcas iekšienē). | Jutīgs pret apstrādi;Īss glabāšanas laiks.Ļoti ierobežota lodēšanas izkliede;Lodējamības pasliktināšanās ar paaugstinātu temperatūru un cikliem;Nevadošs;Grūti pārbaudāms, IKT zonde, jonu un presēšanas problēmas | Plaši piemērojams;Labi piemērots SMT / smalkiem laukumiem / BGA / maziem komponentiem;Pasniedziet dēlus;Nav piemērots PTH;Nav piemērots gofrēšanas tehnoloģijai |
| ENIG | Ķīmiskais process, kas pārklāj atklāto varu ar niķeli un zeltu, tāpēc tas sastāv no dubultā metāla pārklājuma slāņa. | 2 µin (0,05 µm) – 5 µin (0,125 µm) zelta virs 120 µin (3 µm) – 240 µin (6 µm) niķeļa | Lieliska lodējamība;Spilventiņi ir plakani un viendabīgi;Al stieples saliekamība;Zema kontaktu pretestība;Ilgs glabāšanas laiks;Laba izturība pret koroziju un izturība | Koncerns “Black Pad”;Signāla zudums signāla integritātes lietojumiem;nespēj pārstrādāt | Lieliski piemērots smalka slīpuma un sarežģītas virsmas montāžas novietošanai (BGA, QFP…);Lieliski piemērots vairākiem lodēšanas veidiem;Vēlams PTH, presē fit;Savienojams ar vadu;Ieteikt PCB ar augstu uzticamības lietojumu, piemēram, kosmosa, militāro, medicīnas un augstākās klases patērētājiem utt.;Nav ieteicams skārienpaliktņiem. |
| Elektrolītiskais Ni/Au (mīksts zelts) | 99,99% tīrs – 24 karātu zelts, kas elektrolītiskā procesā uzklāts virs niķeļa slāņa pirms lodmaskas. | 99,99% tīrs zelts, 24 karātu 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) virs 100 µin (2,5 µm) -200 µin (5 µm) niķeļa | Cieta, izturīga virsma;Lieliska vadītspēja;Plakanums;Al stieples saliekamība;Zema kontaktu pretestība;Ilgs glabāšanas laiks | dārgs;Au trausls, ja pārāk biezs;Izkārtojuma ierobežojumi;Papildu apstrāde/darbietilpīga;Nav piemērots lodēšanai;Pārklājums nav viendabīgs | Galvenokārt izmanto stiepļu (Al un Au) savienošanai mikroshēmu iepakojumā, piemēram, COB (Chip on Board) |
| Elektrolītiskais Ni/Au (cietais zelts) | 98% tīrs – 23 karātu zelts ar cietinātājiem, kas pievienoti pārklājuma vannai, kas uzklāta virs niķeļa slāņa elektrolītiskā procesā. | 98% tīrs zelts, 23 Karat30µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) virs 100 µin (2,5 µm) -150 µin (4 µm) niķeļa | Lieliska lodējamība;Spilventiņi ir plakani un viendabīgi;Al stieples saliekamība;Zema kontaktu pretestība;Pārstrādājams | Aptraipīt (apstrāde un uzglabāšana) korozija vidē ar augstu sēra saturu;Samazinātas piegādes ķēdes iespējas, lai atbalstītu šo apdari;Īss darbības logs starp montāžas posmiem. | Galvenokārt izmanto elektriskiem starpsavienojumiem, piemēram, malu savienotājiem (zelta pirksts), IC nesējplatēm (PBGA/FCBGA/FCCSP...), tastatūrām, akumulatora kontaktiem un dažiem testa paliktņiem utt. |
| Immersion Ag | Sudraba slānis tiek uzklāts uz vara virsmas, izmantojot bezelektroniskās pārklājuma procesu pēc kodināšanas, bet pirms lodēšanas maskas | 5 µin (0,12 µm) -20 µin (0,5 µm) | Lieliska lodējamība;Spilventiņi ir plakani un viendabīgi;Al stieples saliekamība;Zema kontaktu pretestība;Pārstrādājams | Aptraipīt (apstrāde un uzglabāšana) korozija vidē ar augstu sēra saturu;Samazinātas piegādes ķēdes iespējas, lai atbalstītu šo apdari;Īss darbības logs starp montāžas posmiem. | Ekonomiska alternatīva ENIG for Fine Traces un BGA;Ideāli piemērots liela ātruma signālu lietojumam;Piemērots membrānas slēdžiem, EMI ekranēšanai un alumīnija stiepļu savienošanai;Piemērots presēšanai. |
| Immersion Sn | Bezelektroniskā ķīmiskajā vannā balts plāns alvas slānis nogulsnējas tieši uz shēmas plates vara kā barjera, lai izvairītos no oksidēšanās. | 25 µin (0,7 µm)–60 µin (1,5 µm) | Vispiemērotākā presēšanas tehnoloģijai;Rentabls;Plakans;Lieliska lodējamība (ja svaiga) un uzticamība;Plakanums | Lodējamības pasliktināšanās ar paaugstinātiem tempiem un cikliem;Atklātā skārda galīgajā montāžā var sarūsēt;Problēmu risināšana;Alvas vītne;Nav piemērots PTH;Satur tiourīnvielu, zināmu kancerogēnu. | Iesakām liela apjoma iestudējumiem;Piemērots SMD izvietošanai, BGA;Vislabāk piemērots presēšanai un aizmugurējām daļām;Nav ieteicams PTH, kontaktu slēdžiem un lietošanai ar noņemamām maskām |
2. tabula Moderno PCB virsmas apdari tipisko īpašību novērtējums ražošanā un pielietojumā
| Visbiežāk izmantoto virsmu apdares materiālu ražošana | |||||||||
| Īpašības | ENIG | ENEPIG | Mīksts zelts | Cietais zelts | IAg | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
| Popularitāte | Augsts | Zems | Zems | Zems | Vidēja | Zems | Zems | Augsts | Vidēja |
| Procesa izmaksas | Augsts (1,3x) | Augsts (2,5x) | Augstākais (3,5x) | Augstākais (3,5x) | Vidējs (1,1 x) | Vidējs (1,1 x) | Zems (1,0x) | Zems (1,0x) | Zemākā (0,8x) |
| Depozīts | Iegremdēšana | Iegremdēšana | Elektrolītisks | Elektrolītisks | Iegremdēšana | Iegremdēšana | Iegremdēšana | Iegremdēšana | Iegremdēšana |
| Glabāšanas laiks | Gari | Gari | Gari | Gari | Vidēja | Vidēja | Gari | Gari | Īss |
| Saderīgs ar RoHS | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | No | Jā | Jā |
| Virsmas līdzplanaritāte SMT | Lieliski | Lieliski | Lieliski | Lieliski | Lieliski | Lieliski | Nabadzīgs | Labi | Lieliski |
| Atklāts varš | No | No | No | Jā | No | No | No | No | Jā |
| Apstrāde | Normāls | Normāls | Normāls | Normāls | Kritisks | Kritisks | Normāls | Normāls | Kritisks |
| Procesa piepūle | Vidēja | Vidēja | Augsts | Augsts | Vidēja | Vidēja | Vidēja | Vidēja | Zems |
| Pārstrādāšanas jauda | No | No | No | No | Jā | Nav ieteikts | Jā | Jā | Jā |
| Nepieciešamie termiskie cikli | vairākas | vairākas | vairākas | vairākas | vairākas | 2-3 | vairākas | vairākas | 2 |
| Ūsu problēma | No | No | No | No | No | Jā | No | No | No |
| Termiskais trieciens (PCB MFG) | Zems | Zems | Zems | Zems | Ļoti zems | Ļoti zems | Augsts | Augsts | Ļoti zems |
| Zema pretestība / liels ātrums | No | No | No | No | Jā | No | No | No | N/A |
| Visbiežāk izmantoto virsmu apdari pielietojumi | |||||||||
| Lietojumprogrammas | ENIG | ENEPIG | Mīksts zelts | Cietais zelts | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Stingrs | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā |
| Flex | Ierobežots | Ierobežots | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā |
| Flex-Rigid | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Nav vēlams |
| Smalks piķis | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Nav vēlams | Nav vēlams | Jā |
| BGA un μBGA | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Nav vēlams | Nav vēlams | Jā |
| Daudzkārtēja lodēšana | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Ierobežots |
| Flip Chip | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | No | No | Jā |
| Nospiediet Fit | Ierobežots | Ierobežots | Ierobežots | Ierobežots | Jā | Lieliski | Jā | Jā | Ierobežots |
| Caururbums | Jā | Jā | Jā | Jā | Jā | No | No | No | No |
| Stiepļu savienošana | Jā (Al) | Jā (Al, Au) | Jā (Al, Au) | Jā (Al) | Mainīgais (Al) | No | No | No | Jā (Al) |
| Lodēšanas mitrināmība | Labi | Labi | Labi | Labi | Ļoti labi | Labi | Nabadzīgs | Nabadzīgs | Labi |
| Lodēšanas savienojuma integritāte | Labi | Labi | Nabadzīgs | Nabadzīgs | Lieliski | Labi | Labi | Labi | Labi |
Derīguma termiņš ir būtisks elements, kas jāņem vērā, veidojot ražošanas grafikus.Glabāšanas laiksir operatīvais logs, kas nodrošina apdarei pilnīgu PCB metināmību.Ir svarīgi pārliecināties, ka visas jūsu PCB ir samontētas derīguma termiņa ietvaros.Papildus materiālam un procesam, kas veido virsmas apdari, tiek spēcīgi ietekmēts apdares glabāšanas laiksar PCB iepakošanu un uzglabāšanu.Stingri izmantojot IPC-1601 vadlīnijās ieteikto pareizo uzglabāšanas metodiku, tiks saglabāta apdares metināmība un uzticamība.
3. tabula Glabāšanas laiks Salīdzinājums starp populārām PCB virsmas apdari
|
| Tipisks SHEL DZĪVE | Ieteicamais glabāšanas laiks | Pārstrādāt iespēja |
| HASL-LF | 12 mēneši | 12 mēneši | JĀ |
| OSP | 3 mēneši | 1 mēneši | JĀ |
| ENIG | 12 mēneši | 6 mēneši | NĒ* |
| ENEPIG | 6 mēneši | 6 mēneši | NĒ* |
| Elektrolītiskais Ni/Au | 12 mēneši | 12 mēneši | NO |
| IAg | 6 mēneši | 3 mēneši | JĀ |
| ISn | 6 mēneši | 3 mēneši | JĀ** |
* ENIG un ENEPIG apdarei ir pieejams reaktivācijas cikls, lai uzlabotu virsmas mitrināšanu un glabāšanas laiku.
** Ķīmiskā alvas pārstrāde nav ieteicama.
Atpakaļuz Blogiem
Izlikšanas laiks: 16. novembris 2022
