Kako izbrati površinsko obdelavo za vaš dizajn PCB
Ⅱ Ocenjevanje in primerjava
Objavljeno: 16. november 2022
kategorije: Blogi
Oznake: PCB,pcba,montaža pcb,izdelava pcb, površinska obdelava PCB
Obstaja veliko nasvetov o površinski obdelavi, na primer brezsvinčni HASL ima težave z dosledno ravnostjo.Elektrolitski Ni/Au je zelo drag in če se na blazinico nanese preveč zlata, lahko povzroči krhke spajkalne spoje.Potopni kositer ima poslabšanje sposobnosti spajkanja po izpostavitvi večkratnim toplotnim ciklom, na primer pri postopku reflowa PCBA na zgornji in spodnji strani, itd. Jasno se je bilo treba zavedati razlik v zgornjih površinskih obdelavah.Spodnja tabela prikazuje grobo oceno za pogosto uporabljene površinske obdelave tiskanih vezij.
Tabela 1 Kratek opis proizvodnega procesa, pomembne prednosti in slabosti ter tipične uporabe priljubljenih brezsvinčenih površinskih zaključkov PCB
| Površinska obdelava PCB | Proces | Debelina | Prednosti | Slabosti | Tipične aplikacije |
| HASL brez svinca | PCB plošče so potopljene v kopel s staljenim kositrom in nato pihane z noži z vročim zrakom za ploščate udarce in odstranjevanje odvečne spajke. | 30µin(1µm) -1500µin(40µm) | Dobra sposobnost spajkanja;Široko dostopen;Lahko se popravi/predela;Dolga polica dolga | Neravne površine;Toplotni šok;Slabo vlaženje;Spajkalni most;Priklopljeni PTH. | Široko uporaben;Primerno za večje blazinice in razmike;Ni primeren za HDI z <20 mil (0,5 mm) finim korakom in BGA;Ni dobro za PTH;Ni primerno za debele bakrene PCB;Običajna uporaba: vezja za električno testiranje, ročno spajkanje, nekatera visokozmogljiva elektronika, kot so letalske in vojaške naprave. |
| OSP | Kemično nanašanje organske spojine na površino plošč, ki tvori organsko kovinsko plast za zaščito izpostavljenega bakra pred rjo. | 46µin (1,15µm)-52µin (1,3µm) | Poceni;Blazinice so enotne in ravne;Dobra sposobnost spajkanja;Lahko je enota z drugimi površinskimi zaključki;Postopek je preprost;Možna predelava (znotraj delavnice). | Občutljiv na rokovanje;Kratek rok trajanja.Zelo omejeno širjenje spajke;Poslabšanje spajkalne sposobnosti s povišano temperaturo in cikli;Neprevodni;Težko ga je pregledati, pomisleki sonde ICT, ionskih in stiskalnih | Široko uporaben;Zelo primeren za SMT/fine korake/BGA/majhne komponente;Servirne deske;Ni dobro za PTH;Ni primeren za tehnologijo stiskanja |
| ENIG | Kemični postopek, ki izpostavljeni baker prekrije z nikljem in zlatom, tako da je sestavljen iz dvojne plasti kovinske prevleke. | 2µin (0,05µm)– 5µin (0,125µm) zlata nad 120µin (3µm)– 240µin (6µm) niklja | Odlična sposobnost spajkanja;Blazinice so ravne in enotne;Upogibnost Al žice;Nizka kontaktna odpornost;Dolg rok trajanja;Dobra odpornost proti koroziji in vzdržljivost | skrb "Black Pad";Izguba signala za aplikacije za celovitost signala;ni mogoče predelati | Odličen za montažo z majhnim razmikom in zapleteno površinsko montažo (BGA, QFP ...);Odlično za več vrst spajkanja;Prednostno za PTH, stiskanje;Žica za lepljenje;Priporočljivo za PCB z visoko zanesljivostjo, kot so vesoljska, vojaška, medicinska in vrhunska potrošnja itd.;Ni priporočljivo za kontaktne ploščice na dotik. |
| Elektrolitski Ni/Au (mehko zlato) | 99,99 % čisto – 24 karatno zlato, naneseno na plast niklja z elektrolitskim postopkom pred spajkalno masko. | 99,99 % čisto zlato, 24 karatov 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) nad 100 µin (2,5 µm) -200 µin (5 µm) niklja | Trda, trpežna površina;Velika prevodnost;Ravnost;Upogibnost Al žice;Nizka kontaktna odpornost;Dolg rok trajanja | drago;Krhkost, če je predebela;Omejitve postavitve;Dodatna obdelava/delovno intenzivna;Ni primeren za spajkanje;Premaz ni enakomeren | Uporablja se predvsem pri lepljenju žice (Al & Au) v paketu čipov, kot je COB (Chip on Board) |
| Elektrolitski Ni/Au (trdo zlato) | 98 % čisto – 23 karatno zlato z utrjevalci, dodanimi v kopel za prevleko, naneseno preko plasti niklja z elektrolitskim postopkom. | 98 % čisto zlato, 23 karat 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) nad 100 µin (2,5 µm) -150 µin (4 µm) niklja | Odlična sposobnost spajkanja;Blazinice so ravne in enotne;Upogibnost Al žice;Nizka kontaktna odpornost;Možnost predelave | Tarnash (ravnanje in skladiščenje) korozija v okolju z visoko vsebnostjo žvepla;Zmanjšane možnosti dobavne verige za podporo tega zaključka;Kratko delovno okno med stopnjami montaže. | Uporablja se predvsem za električno medsebojno povezovanje, kot so robni konektorji (zlati prst), nosilne plošče IC (PBGA/FCBGA/FCCSP...), tipkovnice, kontakti baterij in nekatere testne ploščice itd. |
| Potopni Ag | Srebrna plast se na površino bakra nanese s postopkom neelektričnega nanašanja po jedkanju, vendar pred spajkalno masko | 5 µin (0,12 µm) -20 µin (0,5 µm) | Odlična sposobnost spajkanja;Blazinice so ravne in enotne;Upogibnost Al žice;Nizka kontaktna odpornost;Možnost predelave | Tarnash (ravnanje in skladiščenje) korozija v okolju z visoko vsebnostjo žvepla;Zmanjšane možnosti dobavne verige za podporo tega zaključka;Kratko delovno okno med stopnjami montaže. | Ekonomična alternativa ENIG za fine sledi in BGA;Idealen za visokohitrostne signale;Dobro za membranska stikala, EMI zaščito in lepljenje aluminijaste žice;Primerno za stiskanje. |
| Potop Sn | V brezelektrični kemični kopeli se bela tanka plast kositra nanese neposredno na baker tiskanih vezij kot ovira za preprečevanje oksidacije. | 25 µin (0,7 µm)-60 µin (1,5 µm) | Najboljše za tehnologijo stiskanja;Stroškovno učinkovito;Planarno;Odlična sposobnost spajkanja (ko je sveža) in zanesljivost;Ravnost | Poslabšanje sposobnosti spajkanja s povišanimi temperaturami in cikli;Izpostavljeni kositer pri končnem sestavljanju lahko korodira;Obravnavanje težav;Tin Wiskering;Ni primeren za PTH;Vsebuje tiosečnino, znano rakotvorno snov. | Priporočljivo za velike količine proizvodnje;Dobro za postavitev SMD, BGA;Najboljše za stiskanje in hrbtne plošče;Ni priporočljivo za PTH, kontaktna stikala in uporabo z odstranljivimi maskami |
Tabela 2 Ocena tipičnih lastnosti sodobnih površinskih premazov PCB pri proizvodnji in uporabi
| Izdelava najpogosteje uporabljenih površinskih premazov | |||||||||
| Lastnosti | ENIG | ENEPIG | Mehko zlato | Trdo zlato | IAg | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
| Priljubljenost | visoko | Nizka | Nizka | Nizka | Srednje | Nizka | Nizka | visoko | Srednje |
| Stroški postopka | Visoko (1,3x) | Visoko (2,5x) | Najvišje (3,5x) | Najvišje (3,5x) | Srednje (1,1x) | Srednje (1,1x) | Nizko (1,0x) | Nizko (1,0x) | Najnižja (0,8x) |
| Depozit | Potopitev | Potopitev | elektrolitsko | elektrolitsko | Potopitev | Potopitev | Potopitev | Potopitev | Potopitev |
| Rok trajanja | dolga | dolga | dolga | dolga | Srednje | Srednje | dolga | dolga | Kratek |
| Skladno z RoHS | ja | ja | ja | ja | ja | ja | No | ja | ja |
| Površinska koplanarnost za SMT | Odlično | Odlično | Odlično | Odlično | Odlično | Odlično | Ubogi | Dobro | Odlično |
| Izpostavljeni baker | No | No | No | ja | No | No | No | No | ja |
| Ravnanje | normalno | normalno | normalno | normalno | Kritično | Kritično | normalno | normalno | Kritično |
| Procesni napor | Srednje | Srednje | visoko | visoko | Srednje | Srednje | Srednje | Srednje | Nizka |
| Zmogljivost predelave | No | No | No | No | ja | Ni predlagano | ja | ja | ja |
| Zahtevani toplotni cikli | večkraten | večkraten | večkraten | večkraten | večkraten | 2-3 | večkraten | večkraten | 2 |
| Težava z brki | No | No | No | No | No | ja | No | No | No |
| Toplotni udar (PCB MFG) | Nizka | Nizka | Nizka | Nizka | Zelo nizko | Zelo nizko | visoko | visoko | Zelo nizko |
| Nizek upor / visoka hitrost | No | No | No | No | ja | No | No | No | N/A |
| Uporaba najpogosteje uporabljenih površinskih premazov | |||||||||
| Aplikacije | ENIG | ENEPIG | Mehko zlato | Trdo zlato | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Togo | ja | ja | ja | ja | ja | ja | ja | ja | ja |
| Flex | Omejeno | Omejeno | ja | ja | ja | ja | ja | ja | ja |
| Flex-Rigid | ja | ja | ja | ja | ja | ja | ja | ja | Ni prednostno |
| Fine Pitch | ja | ja | ja | ja | ja | ja | Ni prednostno | Ni prednostno | ja |
| BGA in μBGA | ja | ja | ja | ja | ja | ja | Ni prednostno | Ni prednostno | ja |
| Večkratna spajkalnost | ja | ja | ja | ja | ja | ja | ja | ja | Omejeno |
| Flip Chip | ja | ja | ja | ja | ja | ja | No | No | ja |
| Pritisnite Fit | Omejeno | Omejeno | Omejeno | Omejeno | ja | Odlično | ja | ja | Omejeno |
| Skoznja luknja | ja | ja | ja | ja | ja | No | No | No | No |
| Žično lepljenje | Da (Al) | Da (Al, Au) | Da (Al, Au) | Da (Al) | Spremenljivka (Al) | No | No | No | Da (Al) |
| Močljivost spajke | Dobro | Dobro | Dobro | Dobro | Zelo dobro | Dobro | Ubogi | Ubogi | Dobro |
| Celovitost spajkalnega spoja | Dobro | Dobro | Ubogi | Ubogi | Odlično | Dobro | Dobro | Dobro | Dobro |
Rok uporabnosti je ključni element, ki ga morate upoštevati, ko sestavljate načrte proizvodnje.Rok trajanjaje operativno okno, ki omogoča končni obdelavi popolno varivost PCB.Ključnega pomena je zagotoviti, da so vsi vaši PCB-ji sestavljeni v roku uporabnosti.Poleg materiala in postopka, ki izdeluje površinsko obdelavo, močno vpliva na rok uporabnosti končne obdelaves pakiranjem in skladiščenjem PCB-jev.Strogo upoštevanje pravilne metodologije shranjevanja, ki jo predlagajo smernice IPC-1601, bo ohranilo varivost in zanesljivost zaključkov.
Tabela 3 Primerjava roka uporabnosti med priljubljenimi površinskimi zaključki PCB
|
| Tipična DOBA UPORABE | Predlagani rok uporabnosti | Možnost predelave |
| HASL-LF | 12 mesecev | 12 mesecev | DA |
| OSP | 3 mesece | 1 mesec | DA |
| ENIG | 12 mesecev | 6 mesecev | NE* |
| ENEPIG | 6 mesecev | 6 mesecev | NE* |
| Elektrolitski Ni/Au | 12 mesecev | 12 mesecev | NO |
| IAg | 6 mesecev | 3 mesece | DA |
| ISn | 6 mesecev | 3 mesece | DA** |
* Za zaključna dela ENIG in ENEPIG je na voljo reaktivacijski cikel za izboljšanje omočljivosti površine in roka uporabnosti.
** Predelava s kemičnim kositrom ni priporočljiva.
Nazajv spletne dnevnike
Čas objave: 16. nov. 2022
