Hvordan velge overflatefinish for PCB-designet ditt
Ⅱ Evaluering og sammenligning
Lagt ut: 16. november 2022
Kategorier: Blogger
Tagger: pcb,pcba,PCb-montering,PCB-produksjon, PCB overflatefinish
Det er mange tips om overflatefinish, slik som blyfri HASL har problemer med å ha en jevn flathet.Elektrolytisk Ni/Au er veldig dyrt, og hvis for mye gull avsettes på puten, kan det føre til sprø loddeforbindelser.Neddykket tinn har forringet loddeevne etter eksponering for flere varmesykluser, som i en PCBA-reflow-prosess på topp og bunn, osv.. Forskjellene mellom overflatebehandlingene ovenfor måtte være tydelig klar over.Tabellen nedenfor viser en grov vurdering for de ofte påførte overflatebehandlingene til trykte kretskort.
Tabell 1 Kort beskrivelse av produksjonsprosessen, betydelige fordeler og ulemper, og typiske anvendelser av populære blyfrie overflatebehandlinger av PCB
| PCB overflatefinish | Prosess | Tykkelse | Fordeler | Ulemper | Typiske applikasjoner |
| Blyfri HASL | PCB-plater er nedsenket i et smeltet tinnbad og ble deretter blåst av varmluftskniver for å fjerne flate klapper og overflødig loddemetall. | 30µin (1µm) -1500µin (40µm) | God loddeevne;Allment tilgjengelig;Kan repareres/omarbeides;Lang hylle lang | Ujevne overflater;Termisk sjokk;Dårlig fukting;Loddemetall bro;Tilkoblede PTH-er. | Allment anvendelig;Egnet for større puter og mellomrom;Ikke egnet for HDI med <20 mil (0,5 mm) fin pitch og BGA;Ikke bra for PTH;Ikke egnet for tykt kobber PCB;Vanligvis bruksområde: Kretskort for elektrisk testing, håndlodding, noe høyytelseselektronikk som romfart og militære enheter. |
| OSP | Kjemisk påføring av en organisk forbindelse på plateoverflaten og danner et organisk metallisk lag for å beskytte eksponert kobber mot rust. | 46 µin (1,15 µm)-52 µin (1,3 µm) | Lave kostnader;Putene er jevne og flate;God loddeevne;Kan være enhet med andre overflatebehandlinger;Prosessen er enkel;Kan omarbeides (inne i verkstedet). | Følsom for håndtering;Kort holdbarhet.Svært begrenset loddespredning;Forringelse av loddeevne med forhøyet temperatur og sykluser;Ikke-ledende;Vanskelig å inspisere, IKT-sonde, ionisk og press-fit bekymringer | Allment anvendelig;Godt egnet for SMT/fine tonehøyder/BGA/små komponenter;Server brett;Ikke bra for PTH-er;Ikke egnet for krympeteknologi |
| ENIG | En kjemisk prosess som belegger det eksponerte kobberet med nikkel og gull, så det består av et dobbelt lag av metallisk belegg. | 2µin (0,05 µm) – 5µin (0,125µm) gull over 120µin (3µm) – 240µin (6µm) nikkel | Utmerket loddeevne;Putene er flate og ensartede;Al wire bøybarhet;Lav kontaktmotstand;Lang holdbarhet;God korrosjonsbestandighet og holdbarhet | "Black Pad" bekymring;Signaltap for signalintegritetsapplikasjoner;ute av stand til å omarbeide | Utmerket for montering av fin stigning og kompleks overflatemontering (BGA, QFP…);Utmerket for flere typer lodding;Foretrukket for PTH, presspasning;Tråd limbar;Anbefales for PCB med høy pålitelighet applikasjoner som luftfart, militær, medisinsk og high-end forbrukere, etc.;Anbefales ikke for berøringskontaktplater. |
| Elektrolytisk Ni/Au (mykt gull) | 99,99% ren – 24 karat gull påført over nikkellag gjennom en elektrolytisk prosess før loddemaske. | 99,99 % rent gull, 24 karat 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) over 100 µin (2,5 µm) -200 µin (5 µm) nikkel | Hard, slitesterk overflate;Stor ledningsevne;flathet;Al wire bøybarhet;Lav kontaktmotstand;Lang holdbarhet | Dyrt;Au sprøhet hvis for tykk;Layout-begrensninger;Ekstra prosessering/arbeidsintensiv;Ikke egnet for lodding;Belegget er ikke ensartet | Brukes hovedsakelig i tråd (Al & Au) liming i chippakke som COB (Chip on Board) |
| Elektrolytisk Ni/Au (hardt gull) | 98 % rent – 23 karat gull med herdere lagt til pletteringsbadet påført over nikkellaget gjennom en elektrolytisk prosess. | 98 % rent gull, 23 karat 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) over 100 µin (2,5 µm) -150 µin (4 µm) nikkel | Utmerket loddeevne;Putene er flate og ensartede;Al wire bøybarhet;Lav kontaktmotstand;Omarbeidbar | Anløp (håndtering og lagring) korrosjon i miljø med høyt svovelinnhold;Reduserte forsyningskjedealternativer for å støtte denne finishen;Kort driftsvindu mellom monteringstrinn. | Brukes hovedsakelig for elektrisk sammenkobling som kantkontakter (gullfinger), IC-bærekort (PBGA/FCBGA/FCCSP...), tastaturer, batterikontakter og noen testputer, etc. |
| Immersion Ag | et sølvlag avsettes på kobberoverflaten gjennom en strømløs pletteringsprosess etter etsning, men før loddemaske | 5 µin (0,12 µm) -20 µin (0,5 µm) | Utmerket loddeevne;Putene er flate og ensartede;Al wire bøybarhet;Lav kontaktmotstand;Omarbeidbar | Anløp (håndtering og lagring) korrosjon i miljø med høyt svovelinnhold;Reduserte forsyningskjedealternativer for å støtte denne finishen;Kort driftsvindu mellom monteringstrinn. | Økonomisk alternativ til ENIG for fine spor og BGA;Ideell for høyhastighetssignalapplikasjoner;Bra for membranbrytere, EMI-skjerming og aluminiumtrådbinding;Egnet for presspasning. |
| Fordypning Sn | I et strømløst kjemisk bad avsettes et hvitt tynt lag av tinn direkte på kobber på kretskort som en barriere for å unngå oksidasjon. | 25 µin (0,7 µm)-60 µin (1,5 µm) | Best for presspasningsteknologi;Kostnadseffektiv;Planar;Utmerket loddeevne (når fersk) og pålitelighet;Flathet | Forringelse av loddeevne med forhøyede temperaturer og sykluser;Eksponert tinn ved sluttmontering kan korrodere;Håndtering av problemer;Tin Wiskering;Ikke egnet for PTH;Inneholder thiourea, et kjent karsinogen. | Anbefales for store produksjoner;Bra for SMD-plassering, BGA;Best for presspasning og bakplan;Anbefales ikke for PTH, kontaktbrytere og bruk med avtrekkbare masker |
Tabell 2 En evaluering av typiske egenskaper for moderne PCB-overflatebehandling ved produksjon og påføring
| Produksjon av mest brukte overflatebehandlinger | |||||||||
| Egenskaper | ENIG | ENEPIG | Mykt gull | Hardt gull | IAg | Er n | HASL | HASL- LF | OSP |
| Popularitet | Høy | Lav | Lav | Lav | Medium | Lav | Lav | Høy | Medium |
| Prosesskostnad | Høy (1,3x) | Høy (2,5x) | Høyest (3,5x) | Høyest (3,5x) | Middels (1,1x) | Middels (1,1x) | Lav (1,0x) | Lav (1,0x) | Laveste (0,8x) |
| Innskudd | Fordypning | Fordypning | Elektrolytisk | Elektrolytisk | Fordypning | Fordypning | Fordypning | Fordypning | Fordypning |
| Holdbarhet | Lang | Lang | Lang | Lang | Medium | Medium | Lang | Lang | Kort |
| RoHS-kompatibel | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | No | Ja | Ja |
| Overflate Co-planaritet for SMT | Utmerket | Utmerket | Utmerket | Utmerket | Utmerket | Utmerket | Dårlig | Flink | Utmerket |
| Eksponert kobber | No | No | No | Ja | No | No | No | No | Ja |
| Håndtering | Normal | Normal | Normal | Normal | Kritisk | Kritisk | Normal | Normal | Kritisk |
| Prosessinnsats | Medium | Medium | Høy | Høy | Medium | Medium | Medium | Medium | Lav |
| Omarbeidskapasitet | No | No | No | No | Ja | Ikke foreslått | Ja | Ja | Ja |
| Nødvendige termiske sykluser | flere | flere | flere | flere | flere | 2-3 | flere | flere | 2 |
| Problem med værhår | No | No | No | No | No | Ja | No | No | No |
| Termisk sjokk (PCB MFG) | Lav | Lav | Lav | Lav | Veldig lav | Veldig lav | Høy | Høy | Veldig lav |
| Lav motstand / høy hastighet | No | No | No | No | Ja | No | No | No | N/A |
| Påføringer av de vanligste overflatebehandlingene | |||||||||
| applikasjoner | ENIG | ENEPIG | Mykt gull | Hardt gull | IAg | Er n | HASL | LF-HASL | OSP |
| Ubøyelig | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja |
| Flex | Begrenset | Begrenset | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja |
| Flex-stiv | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ikke foretrukket |
| Fin pitch | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ikke foretrukket | Ikke foretrukket | Ja |
| BGA og μBGA | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ikke foretrukket | Ikke foretrukket | Ja |
| Multippel loddeevne | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Begrenset |
| Flip Chip | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | No | No | Ja |
| Trykk på Tilpass | Begrenset | Begrenset | Begrenset | Begrenset | Ja | Utmerket | Ja | Ja | Begrenset |
| Gjennom hull | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | No | No | No | No |
| Trådbinding | Ja (Al) | Ja (Al, Au) | Ja (Al, Au) | Ja (Al) | Variabel (Al) | No | No | No | Ja (Al) |
| Loddefuktbarhet | Flink | Flink | Flink | Flink | Veldig bra | Flink | Dårlig | Dårlig | Flink |
| Loddeledds integritet | Flink | Flink | Dårlig | Dårlig | Utmerket | Flink | Flink | Flink | Flink |
Holdbarheten er et kritisk element du må vurdere når du lager produksjonsplaner.Holdbarheter det operative vinduet som gir etterbehandlingen en fullstendig PCB-sveisbarhet.Det er viktig å sørge for at alle PCB-ene dine er satt sammen innen holdbarhetstiden.I tillegg til materiale og prosess som gjør overflatebehandlinger, påvirkes holdbarheten av overflaten sterktved pakking og lagring av PCB.Strengt søker etter den riktige lagringsmetodikken foreslått av IPC-1601-retningslinjene, vil det bevare overflatenes sveisbarhet og pålitelighet.
Tabell 3 Holdbarhet Sammenligning mellom populære overflatefinisher av PCB
|
| Typisk SHEL LIFE | Foreslått holdbarhet | Omarbeid sjanse |
| HASL-LF | 12 måneder | 12 måneder | JA |
| OSP | 3 måneder | 1 måneder | JA |
| ENIG | 12 måneder | 6 måneder | NEI* |
| ENEPIG | 6 måneder | 6 måneder | NEI* |
| Elektrolytisk Ni/Au | 12 måneder | 12 måneder | NO |
| IAg | 6 måneder | 3 måneder | JA |
| Er n | 6 måneder | 3 måneder | JA** |
* For etterbehandling av ENIG og ENEPIG er en reaktiveringssyklus tilgjengelig for å forbedre overflatens fuktbarhet og holdbarhet.
** Kjemisk tinnbearbeiding anbefales ikke.
Tilbaketil blogger
Innleggstid: 16. november 2022
