Як вибрати обробку поверхні для дизайну друкованої плати
Ⅱ Оцінка та порівняння
Опубліковано: 16 листопада 2022 р
Категорії: Блоги
Теги: друкована плата,pcba,збірка друкованої плати,виготовлення друкованих плат, обробка поверхні друкованої плати
Є багато порад щодо обробки поверхні, наприклад, HASL, що не містить свинцю, має проблеми з рівномірною гладкістю.Електролітичний Ni/Au дійсно дорогий, і якщо занадто багато золота осідає на майданчику, це може призвести до крихкості паяних з’єднань.Олово, що занурюється, має погіршення паяльності після впливу кількох циклів нагрівання, як у процесі оплавлення верхньої та нижньої сторони PCBA тощо. Необхідно чітко знати про відмінності вищезазначеної обробки поверхні.У наведеній нижче таблиці показано приблизну оцінку часто застосовуваної обробки поверхні друкованих плат.
Таблиця 1 Короткий опис виробничого процесу, суттєві переваги та недоліки, а також типове застосування популярних безсвинцевих покриттів поверхні друкованих плат
| Оздоблення поверхні друкованої плати | процес | Товщина | Переваги | Недоліки | Типові програми |
| HASL без вмісту свинцю | Плати друкованої плати занурюють у ванну з розплавленим оловом, а потім обдувають ножами гарячого повітря для плоского погладжування та видалення надлишків припою. | 30 мкдюймів (1 мкм) -1500 мкдюймів (40 мкм) | Хороша спаюваність;Широко доступний;Можливість ремонту/переробки;Довга полиця дов | Нерівні поверхні;Термічний удар;Погане змочування;Паяний міст;Підключені ПТГ. | Широке застосування;Підходить для більших колодок і відстаней;Не підходить для HDI з дрібним кроком <20 mil (0,5 мм) і BGA;Не підходить для ПТГ;Не підходить для товстої мідної друкованої плати;Зазвичай застосування: друковані плати для електричного тестування, ручного паяння, деяка високоефективна електроніка, наприклад аерокосмічні та військові пристрої. |
| OSP | Хімічне нанесення органічної сполуки на поверхню плит, утворюючи органічний металевий шар для захисту відкритої міді від іржі. | 46 мкдюймів (1,15 мкм)-52 мкдюймів (1,3 мкм) | Низька вартість;Подушечки рівномірні і плоскі;Хороша паюваність;Може поєднуватися з іншими обробками поверхні;Процес простий;Можна переробити (всередині майстерні). | Чутливий до поводження;Короткий термін зберігання.Дуже обмежене розтікання припою;Погіршення паяльності з підвищеною температурою та циклами;непровідний;Важко перевірити, ІКТ-зонд, проблеми з іонною та пресовою посадкою | Широке застосування;Добре підходить для SMT/тонкого кроку/BGA/дрібних компонентів;Сервірувальні дошки;Не підходить для ПТГ;Не підходить для технології обтиску |
| ENIG | Хімічний процес, який покриває відкриту мідь нікелем і золотом, тому вона складається з подвійного шару металевого покриття. | 2 мкдюйм (0,05 мкм)– 5 мкдюйм (0,125 мкм) золота над 120 мкдюйм (3 мкм)– 240 мкдюйм (6 мкм) нікелю | Відмінна паюваність;Подушечки плоскі і однорідні;Гнучкість алюмінієвого дроту;Низький контактний опір;Тривалий термін зберігання;Хороша стійкість до корозії та довговічність | Концерн «Чорна колодка»;Втрата сигналу для програм забезпечення цілісності сигналу;неможливо переробити | Чудово підходить для монтажу з дрібним кроком і складного поверхневого монтажу (BGA, QFP…);Чудово підходить для різних типів пайки;Бажано для ПТГ, пресова посадка;Склеюваний дріт;Рекомендовано для друкованих плат з високою надійністю, таких як аерокосмічна, військова, медицина та високоякісні споживачі тощо;Не рекомендується для сенсорних контактних панелей. |
| Електролітичний Ni/Au (м'яке золото) | Чистота 99,99% – 24-каратне золото, нанесене на шар нікелю за допомогою електролітичного процесу перед паяльною маскою. | 99,99% чистого золота, 24 карати 30 мкдюймів (0,8 мкм) -50 мкдюймів (1,3 мкм) понад 100 мкдюймів (2,5 мкм) -200 мкдюймів (5 мкм) нікелю | Жорстка, міцна поверхня;Велика провідність;площинність;Гнучкість алюмінієвого дроту;Низький контактний опір;Тривалий термін зберігання | Дорогий;Au крихкість, якщо занадто товстий;Обмеження макета;Додаткова обробка/трудомісткість;Не підходить для пайки;Покриття неоднорідне | В основному використовується для з’єднання дроту (Al та Au) у корпусі мікросхем, наприклад COB (Chip on Board) |
| Електролітичний Ni/Au (тверде золото) | Чистота 98% – 23-каратне золото з затверджувачами, доданими у ванну для покриття, нанесену поверх шару нікелю за допомогою електролітичного процесу. | 98% чистого золота, 23 карата 30 мкдюймів (0,8 мкм) -50 мкдюймів (1,3 мкм) понад 100 мкдюймів (2,5 мкм) -150 мкдюймів (4 мкм) нікелю | Відмінна паюваність;Подушечки плоскі і однорідні;Гнучкість алюмінієвого дроту;Низький контактний опір;Підлягає переробці | Потьмяніння (транспортування та зберігання) корозія в середовищі з високим вмістом сірки;Зменшені варіанти ланцюга поставок для підтримки цієї обробки;Коротке робоче вікно між етапами складання. | В основному використовується для електричних з’єднань, таких як крайові з’єднувачі (золотий палець), плати-носії IC (PBGA/FCBGA/FCCSP...), клавіатури, контакти батареї та деякі тестові панелі тощо. |
| Занурення Ag | Шар срібла наноситься на мідну поверхню за допомогою процесу електрогальванічного покриття після травлення, але перед паяльною маскою | 5 мкдюймів (0,12 мкм) -20 мкдюймів (0,5 мкм) | Відмінна паюваність;Подушечки плоскі і однорідні;Гнучкість алюмінієвого дроту;Низький контактний опір;Підлягає переробці | Потьмяніння (транспортування та зберігання) корозія в середовищі з високим вмістом сірки;Зменшені варіанти ланцюга поставок для підтримки цієї обробки;Коротке робоче вікно між етапами складання. | Економічна альтернатива ENIG для тонких слідів і BGA;Ідеально підходить для застосування високошвидкісних сигналів;Добре підходить для мембранних перемикачів, екранування від електромагнітних перешкод і з’єднання алюмінієвого дроту;Підходить для пресової посадки. |
| Занурення Sn | У безелектричній хімічній ванні білий тонкий шар олова осідає безпосередньо на міді друкованих плат як бар’єр для запобігання окисленню. | 25 мкдюймів (0,7 мкм)-60 мкдюймів (1,5 мкм) | Найкраще підходить для технології прес-фіт;Економічно ефективним;Площинний;Відмінна паюваність (у свіжому стані) і надійність;площинність | Погіршення паяльності з підвищеними температурами та циклами;Відкрите олово під час остаточного складання може піддатися корозії;Вирішення питань;олов'яні вишивки;Не підходить для ПТГ;Містить тіосечовину, відомий канцероген. | Рекомендовано для виробництва великої кількості;Добре підходить для розміщення SMD, BGA;Найкраще підходить для пресової посадки та задньої панелі;Не рекомендується для ПТГ, контактних вимикачів і використання з знімними масками |
Таблиця 2 Оцінка типових властивостей сучасних покриттів поверхні друкованих плат під час виробництва та застосування
| Виробництво найпоширеніших поверхонь | |||||||||
| Властивості | ENIG | ENEPIG | М'яке золото | Тверде золото | IAg | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
| Популярність | Високий | Низький | Низький | Низький | Середній | Низький | Низький | Високий | Середній |
| Вартість процесу | Високий (1,3x) | Високий (2,5x) | Найвищий (3,5x) | Найвищий (3,5x) | Середній (1,1x) | Середній (1,1x) | Низький (1,0x) | Низький (1,0x) | Найнижчий (0,8x) |
| депозит | занурення | занурення | Електролітичний | Електролітичний | занурення | занурення | занурення | занурення | занурення |
| Термін придатності | Довго | Довго | Довго | Довго | Середній | Середній | Довго | Довго | Короткий |
| Відповідає RoHS | Так | Так | Так | Так | Так | Так | No | Так | Так |
| Копланарність поверхні для SMT | Чудово | Чудово | Чудово | Чудово | Чудово | Чудово | Бідний | добре | Чудово |
| Відкрита мідь | No | No | No | Так | No | No | No | No | Так |
| поводження | нормальний | нормальний | нормальний | нормальний | Критичний | Критичний | нормальний | нормальний | Критичний |
| Зусилля процесу | Середній | Середній | Високий | Високий | Середній | Середній | Середній | Середній | Низький |
| Ємність для переробки | No | No | No | No | Так | Не пропонується | Так | Так | Так |
| Необхідні термічні цикли | багаторазовий | багаторазовий | багаторазовий | багаторазовий | багаторазовий | 2-3 | багаторазовий | багаторазовий | 2 |
| Проблема з вусами | No | No | No | No | No | Так | No | No | No |
| Термічний удар (PCB MFG) | Низький | Низький | Низький | Низький | Дуже низький | Дуже низький | Високий | Високий | Дуже низький |
| Низький опір / висока швидкість | No | No | No | No | Так | No | No | No | N/A |
| Застосування найпоширеніших поверхонь | |||||||||
| Додатки | ENIG | ENEPIG | М'яке золото | Тверде золото | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Жорсткий | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Так |
| Flex | Обмежений | Обмежений | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Так |
| Flex-Rigid | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Не бажано |
| Fine Pitch | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Не бажано | Не бажано | Так |
| BGA та μBGA | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Не бажано | Не бажано | Так |
| Багаторазова пайка | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Так | Обмежений |
| Flip Chip | Так | Так | Так | Так | Так | Так | No | No | Так |
| Натисніть Fit | Обмежений | Обмежений | Обмежений | Обмежений | Так | Чудово | Так | Так | Обмежений |
| Крізь отвір | Так | Так | Так | Так | Так | No | No | No | No |
| Склеювання проводів | Так (Ал) | Так (Al, Au) | Так (Al, Au) | Так (Ал) | Змінна (Al) | No | No | No | Так (Ал) |
| Змочуваність припою | добре | добре | добре | добре | Дуже добре | добре | Бідний | Бідний | добре |
| Цілісність паяного з’єднання | добре | добре | Бідний | Бідний | Чудово | добре | добре | добре | добре |
Термін придатності є критично важливим елементом, який потрібно враховувати при складанні графіків виробництва.Термін придатностіце робоче вікно, яке забезпечує повну зварюваність друкованої плати.Важливо переконатися, що всі ваші друковані плати зібрані протягом терміну придатності.На додаток до матеріалу та процесу, які роблять поверхневу обробку, сильно впливає термін придатності обробкишляхом упаковки та зберігання ПХБ.Суворе дотримання правильної методології зберігання, запропонованої вказівками IPC-1601, збереже зварюваність і надійність обробки.
Таблиця 3 Порівняння термінів придатності серед популярних обробок поверхні друкованих плат
|
| Типовий ТЕРМІН ЗБЕРІГАННЯ | Рекомендований термін зберігання | Шанс переробки |
| HASL-LF | 12 місяців | 12 місяців | ТАК |
| OSP | 3 місяці | 1 місяць | ТАК |
| ENIG | 12 місяців | 6 місяців | НІ* |
| ENEPIG | 6 місяців | 6 місяців | НІ* |
| Електролітичний Ni/Au | 12 місяців | 12 місяців | NO |
| IAg | 6 місяців | 3 місяці | ТАК |
| ISn | 6 місяців | 3 місяці | ТАК** |
* Для обробки ENIG і ENEPIG доступний цикл реактивації для покращення змочуваності поверхні та терміну зберігання.
** Переробка хімічного олова не рекомендована.
Назаддо блогів
Час публікації: 16 листопада 2022 р
