Kako odabrati površinsku obradu za svoj dizajn PCB-a
Ⅱ Evaluacija i usporedba
Objavljeno: 16. studenog 2022
Kategorije: blogovi
Oznake: PCB,PCBA,PCB sklop,proizvodnja PCB-a, PCB završna obrada površine
Postoji mnogo savjeta o završnoj obradi površine, kao što je HASL bez olova koji ima problema s dosljednom ravnošću.Elektrolitički Ni/Au je stvarno skup i ako se previše zlata taloži na podlošku, može dovesti do krhkih lemljenih spojeva.Uranjajući kositar ima degradaciju sposobnosti lemljenja nakon izlaganja višestrukim toplinskim ciklusima, kao u PCBA procesu pretapanja s gornje i donje strane, itd. Trebalo je biti jasno svjestan razlika u gornjim završnim obradama površine.Donja tablica prikazuje grubu procjenu često primjenjivanih površinskih obrada tiskanih ploča.
Tablica 1 Kratak opis proizvodnog procesa, značajne prednosti i mane i tipične primjene popularnih završnih obrada PCB-a bez olova
| PCB površinska obrada | Postupak | Debljina | Prednosti | Nedostaci | Tipične primjene |
| HASL bez olova | PCB ploče se uranjaju u kupku od rastaljenog kositra, a zatim se pušu noževima vrućim zrakom za ravno i uklanjanje viška lema. | 30µin(1µm) -1500µin(40µm) | Dobra sposobnost lemljenja;Široko dostupno;Može se popraviti/preraditi;Duga polica duga | Neravne površine;Toplinski šok;Slabo vlaženje;Lemljeni most;Uključeni PTH. | Široko primjenjiv;Prikladno za veće jastučiće i razmake;Nije prikladno za HDI s <20 mil (0,5 mm) finim korakom i BGA;Nije dobro za PTH;Ne odgovara za debele bakrene PCB;Uobičajena primjena: sklopne ploče za električna ispitivanja, ručno lemljenje, neka elektronika visokih performansi kao što su zrakoplovni i vojni uređaji. |
| OSP | Kemijsko nanošenje organskog spoja na površinu ploče stvarajući organski metalni sloj za zaštitu izloženog bakra od hrđe. | 46µin (1,15µm)-52µin (1,3µm) | Niska cijena;Jastučići su jednolični i ravni;Dobra mogućnost lemljenja;Može se kombinirati s drugim površinskim obradama;Proces je jednostavan;Može se preraditi (unutar radionice). | Osjetljivo na rukovanje;Kratak rok trajanja.Vrlo ograničeno širenje lema;Degradacija sposobnosti lemljenja s povišenom temperaturom i ciklusima;neprovodljiv;Teško za provjeru, ICT sonda, problemi s ionskim & press-fitom | Široko primjenjiv;Prikladan za SMT/fine korake/BGA/male komponente;Daske za posluživanje;Nije dobro za PTH;Nije prikladno za tehnologiju prešanja |
| ENIG | Kemijski proces kojim se izloženi bakar prekriva niklom i zlatom, tako da se sastoji od dvostrukog sloja metalnog premaza. | 2µin (0,05µm)– 5µin (0,125µm) zlata preko 120µin (3µm)– 240µin (6µm) nikla | Izvrsna sposobnost lemljenja;Jastučići su ravni i jednolični;Savitljivost Al žice;Niska kontaktna otpornost;Dugi vijek trajanja;Dobra otpornost na koroziju i trajnost | Zabrinutost “Black Pad”;Gubitak signala za aplikacije cjelovitosti signala;nesposoban za preradu | Izvrsno za montažu finog koraka i složenu površinsku montažu (BGA, QFP…);Izvrsno za više vrsta lemljenja;Poželjno za PTH, press fit;Žica za spajanje;Preporuča se za PCB s primjenom visoke pouzdanosti kao što su zrakoplovna, vojna, medicinska i high-end potrošači, itd.;Ne preporučuje se za dodirne kontaktne pločice. |
| Elektrolitički Ni/Au (meko zlato) | 99,99% čistoće – 24 karatno zlato naneseno preko sloja nikla putem elektrolitičkog procesa prije lemne maske. | 99,99% čisto zlato, 24 karata 30µin (0,8µm) -50µin (1,3µm) preko 100µin (2,5µm) -200µin (5µm) nikla | Čvrsta, izdržljiva površina;Velika vodljivost;Ravnost;Savitljivost Al žice;Niska kontaktna otpornost;Dugi rok trajanja | Skup;Au krtost ako je predebeo;Ograničenja izgleda;Dodatna obrada/intenzivan rad;Nije prikladno za lemljenje;Premaz nije ravnomjeran | Uglavnom se koristi za spajanje žice (Al & Au) u pakiranju čipova kao što je COB (Chip on Board) |
| Elektrolitički Ni/Au (tvrdo zlato) | 98% čistoće – 23 karatno zlato s učvršćivačima dodanim u kupku za nanošenje nanesenu na sloj nikla kroz elektrolitički proces. | 98% čisto zlato, 23 karata30µin(0,8µm) -50µin(1,3µm) preko 100µin(2,5µm) -150µin(4µm) nikla | Izvrsna sposobnost lemljenja;Jastučići su ravni i jednolični;Savitljivost Al žice;Niska kontaktna otpornost;Mogućnost prerade | Potamnila (rukovanje i skladištenje) korozija u okruženju s visokim sadržajem sumpora;Smanjene mogućnosti opskrbnog lanca za podršku ovoj završnici;Kratki radni prozor između faza montaže. | Uglavnom se koristi za električno međusobno povezivanje kao što su rubni konektori (zlatni prst), IC ploče nosača (PBGA/FCBGA/FCCSP...), tipkovnice, kontakti baterija i neki ispitni blokovi, itd. |
| Uranjanje Ag | Srebrni sloj nanosi se na bakrenu površinu postupkom bezelektričnog nanošenja nakon jetkanja, ali prije maske za lemljenje | 5µin(0,12µm) -20µin(0,5µm) | Izvrsna sposobnost lemljenja;Jastučići su ravni i jednolični;Savitljivost Al žice;Niska kontaktna otpornost;Mogućnost prerade | Potamnila (rukovanje i skladištenje) korozija u okruženju s visokim sadržajem sumpora;Smanjene mogućnosti opskrbnog lanca za podršku ovoj završnici;Kratki radni prozor između faza montaže. | Ekonomična alternativa ENIG-u za fine tragove i BGA;Idealno za primjenu signala velike brzine;Dobro za membranske sklopke, EMI zaštitu i spajanje aluminijske žice;Prikladno za press fit. |
| Uranjanje Sn | U kemijskoj kupelji bez elektrolita, bijeli tanki sloj kositra taloži se izravno na bakar na tiskanim pločama kao barijera za izbjegavanje oksidacije. | 25µin (0,7µm)-60µin (1,5µm) | Najbolje za press fit tehnologiju;Isplativ;Planarno;Izvrsna sposobnost lemljenja (kada je svježa) i pouzdanost;Ravnost | Degradacija sposobnosti lemljenja s povišenim temperaturama i ciklusima;Izloženi lim na konačnoj montaži može korodirati;Rješavanje problema;Tin Wiskering;Nije prikladno za PTH;Sadrži tioureu, poznatu kancerogenu tvar. | Preporuča se za velike količine proizvodnje;Dobro za postavljanje SMD, BGA;Najbolje za press fit i stražnje ploče;Ne preporučuje se za PTH, kontaktne prekidače i korištenje s maskama koje se mogu skinuti |
Tablica 2 Procjena tipičnih svojstava modernih PCB površinskih završnih obrada u proizvodnji i primjeni
| Proizvodnja najčešće korištenih završnih obloga | |||||||||
| Svojstva | ENIG | ENEPIG | Meko zlato | Tvrdo zlato | IAg | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
| Popularnost | visoko | Niska | Niska | Niska | Srednji | Niska | Niska | visoko | Srednji |
| Trošak procesa | Visoko (1,3x) | Visoko (2,5x) | Najviša (3,5x) | Najviša (3,5x) | Srednje (1,1x) | Srednje (1,1x) | Nisko (1,0x) | Nisko (1,0x) | Najniže (0,8x) |
| Polog | Uranjanje | Uranjanje | elektrolitički | elektrolitički | Uranjanje | Uranjanje | Uranjanje | Uranjanje | Uranjanje |
| Rok trajanja | dugo | dugo | dugo | dugo | Srednji | Srednji | dugo | dugo | Kratak |
| Sukladno RoHS | Da | Da | Da | Da | Da | Da | No | Da | Da |
| Površinska koplanarnost za SMT | Izvrsno | Izvrsno | Izvrsno | Izvrsno | Izvrsno | Izvrsno | Jadno | Dobro | Izvrsno |
| Izloženi bakar | No | No | No | Da | No | No | No | No | Da |
| Rukovanje | Normalan | Normalan | Normalan | Normalan | Kritično | Kritično | Normalan | Normalan | Kritično |
| Procesni napor | Srednji | Srednji | visoko | visoko | Srednji | Srednji | Srednji | Srednji | Niska |
| Kapacitet prerade | No | No | No | No | Da | Nije predloženo | Da | Da | Da |
| Potrebni toplinski ciklusi | višestruki | višestruki | višestruki | višestruki | višestruki | 2-3 | višestruki | višestruki | 2 |
| Problem s brkovima | No | No | No | No | No | Da | No | No | No |
| Toplinski udar (PCB MFG) | Niska | Niska | Niska | Niska | Vrlo nisko | Vrlo nisko | visoko | visoko | Vrlo nisko |
| Mali otpor / velika brzina | No | No | No | No | Da | No | No | No | N/A |
| Primjene najčešće korištenih završnih obrada površina | |||||||||
| Prijave | ENIG | ENEPIG | Meko zlato | Tvrdo zlato | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Kruto | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da |
| Savijati | Ograničen | Ograničen | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da |
| Flex-Rigid | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Nije poželjno |
| Fini Pitch | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Nije poželjno | Nije poželjno | Da |
| BGA & μBGA | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Nije poželjno | Nije poželjno | Da |
| Mogućnost višestrukog lemljenja | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Ograničen |
| Flip Chip | Da | Da | Da | Da | Da | Da | No | No | Da |
| Pritisnite Fit | Ograničen | Ograničen | Ograničen | Ograničen | Da | Izvrsno | Da | Da | Ograničen |
| Prolazna rupa | Da | Da | Da | Da | Da | No | No | No | No |
| Lijepljenje žice | Da (Al) | Da (Al, Au) | Da (Al, Au) | Da (Al) | Varijabilni (Al) | No | No | No | Da (Al) |
| Močljivost lema | Dobro | Dobro | Dobro | Dobro | Vrlo dobro | Dobro | Jadno | Jadno | Dobro |
| Integritet lemljenog spoja | Dobro | Dobro | Jadno | Jadno | Izvrsno | Dobro | Dobro | Dobro | Dobro |
Rok trajanja je kritični element koji trebate uzeti u obzir prilikom izrade rasporeda proizvodnje.Rok trajanjaje operativni prozor koji daje završnoj obradi potpunu zavarljivost PCB-a.Od vitalne je važnosti osigurati da su svi vaši PCB-ovi sastavljeni unutar roka trajanja.Osim materijala i procesa koji izrađuju površinske završne obrade, jako utječe na rok trajanja završne obradepakiranjem i skladištenjem PCB-a.Stroga primjena ispravne metodologije skladištenja predložene u smjernicama IPC-1601 očuvat će zavarljivost i pouzdanost završnih slojeva.
Tablica 3. Usporedba roka trajanja među popularnim završnim obradama PCB-a
|
| Tipičan VIJEK TRAJANJA | Preporučeni rok trajanja | Mogućnost prerade |
| HASL-LF | 12 mjeseci | 12 mjeseci | DA |
| OSP | 3 mjeseca | 1 mjeseci | DA |
| ENIG | 12 mjeseci | 6 mjeseci | NE* |
| ENEPIG | 6 mjeseci | 6 mjeseci | NE* |
| Elektrolitički Ni/Au | 12 mjeseci | 12 mjeseci | NO |
| IAg | 6 mjeseci | 3 mjeseca | DA |
| ISn | 6 mjeseci | 3 mjeseca | DA** |
* Za ENIG i ENEPIG doradu dostupan je ciklus reaktivacije za poboljšanje površinske močivosti i roka trajanja.
** Ne preporučuje se prerada Chemical Tin.
leđana blogove
Vrijeme objave: 16. studenog 2022
