Ako si vybrať povrchovú úpravu pre návrh PCB
Ⅱ Hodnotenie a porovnanie
Uverejnené: 16. novembra 2022
Kategórie: Blogy
Značky: PCB,pcba,montáž PCB,výroba PCB, povrchová úprava PCB
Existuje mnoho tipov na povrchovú úpravu, ako napríklad bezolovnatý HASL má problém s konzistentnou rovinnosťou.Elektrolytické Ni/Au je naozaj drahé a ak sa na podložku ukladá príliš veľa zlata, môže to viesť ku krehkým spájkovaným spojom.Ponorený cín má degradáciu spájkovateľnosti po vystavení viacnásobným tepelným cyklom, ako pri procese pretavenia PCBA na vrchnej a spodnej strane atď. Rozdiely medzi vyššie uvedenými povrchovými úpravami je potrebné jasne poznať.Nižšie uvedená tabuľka uvádza približné vyhodnotenie často používaných povrchových úprav dosiek plošných spojov.
Tabuľka 1 Stručný popis výrobného procesu, významné klady a zápory a typické aplikácie populárnych bezolovnatých povrchových úprav DPS
| Povrchová úprava PCB | Proces | Hrúbka | Výhody | Nevýhody | Typické aplikácie |
| Bezolovnatý HASL | Dosky plošných spojov sú ponorené do kúpeľa roztaveného cínu a potom boli ofukované teplovzdušnými nožmi na ploché poklepy a odstránenie prebytočnej spájky. | 30µin (1µm) -1500µin (40µm) | Dobrá spájkovateľnosť;Široko dostupné;Dá sa opraviť/prepracovať;Dlhá polica dlhá | Nerovné povrchy;Teplotný šok;Slabé zmáčanie;Spájkovací mostík;Zapojené PTH. | Široko použiteľné;Vhodné pre väčšie podložky a rozostupy;Nevhodné pre HDI s jemným rozstupom <20 mil (0,5 mm) a BGA;Nie je dobré pre PTH;Nevhodné pre hrubé medené PCB;Typické použitie: dosky plošných spojov na elektrické testovanie, ručné spájkovanie, niektoré vysokovýkonné elektronické zariadenia, ako sú letecké a vojenské zariadenia. |
| OSP | Chemické nanášanie organickej zlúčeniny na povrch dosky vytvárajúce organickú kovovú vrstvu na ochranu vystavenej medi pred hrdzou. | 46 µin (1,15 µm) - 52 µin (1,3 µm) | Nízke náklady;Vankúšiky sú jednotné a ploché;Dobrá spájkovateľnosť;Možno zjednotiť s inými povrchovými úpravami;Proces je jednoduchý;Dá sa prepracovať (vnútri dielne). | Citlivé na manipuláciu;Krátka trvanlivosť.Veľmi obmedzené šírenie spájky;Zhoršenie spájkovateľnosti so zvýšenou teplotou a cyklami;Nevodivé;Náročné na kontrolu, ICT sonda, iónové a lisované problémy | Široko použiteľné;Dobre sa hodí pre SMT/jemné rozstupy/BGA/malé komponenty;Servírovacie dosky;Nie je dobré pre PTH;Nevhodné pre krimpovacie technológie |
| ENIG | Chemický proces, ktorý pokovuje odkrytú meď niklom a zlatom, takže pozostáva z dvojitej vrstvy kovového povlaku. | 2µin (0,05µm) – 5µin (0,125µm) zlata nad 120µin (3µm) – 240µin (6µm) niklu | Vynikajúca spájkovateľnosť;Vankúšiky sú ploché a jednotné;ohýbateľnosť Al drôtu;Nízky kontaktný odpor;Dlhá trvanlivosť;Dobrá odolnosť proti korózii a trvanlivosť | obavy o „čierne podložky“;Strata signálu pre aplikácie integrity signálu;nemožno prepracovať | Vynikajúce pre montáž s jemným rozstupom a komplexné umiestnenie povrchovej montáže (BGA, QFP…);Vynikajúce pre viaceré typy spájkovania;Výhodné pre PTH, lisované uloženie;Drôt spájateľný;Odporúčame pre PCB s vysokou spoľahlivosťou aplikácií, ako sú letecký, vojenský, lekársky a špičkový spotrebitelia atď.;Neodporúča sa pre dotykové kontaktné podložky. |
| Elektrolytické Ni/Au (mäkké zlato) | Čistota 99,99 % – 24 karátové zlato nanesené na vrstvu niklu prostredníctvom elektrolytického procesu pred spájkovacou maskou. | 99,99% čisté zlato, 24 karátov 30µin (0,8µm) -50µin (1,3µm) nad 100µin (2,5µm) -200µin (5µm) niklu | Tvrdý, odolný povrch;Veľká vodivosť;Plochosť;ohýbateľnosť Al drôtu;Nízky kontaktný odpor;Dlhá trvanlivosť | drahé;Au krehkosť, ak je príliš silná;Obmedzenia rozloženia;Extra náročné na spracovanie/pracnosť;Nevhodné na spájkovanie;Povlak nie je jednotný | Používa sa hlavne pri spájaní drôtov (Al & Au) v balíku čipov, ako je COB (Chip on Board) |
| Elektrolytické Ni/Au (tvrdé zlato) | Čistota 98 % – 23 karátové zlato s tvrdidlami pridanými do pokovovacieho kúpeľa naneseného na vrstvu niklu prostredníctvom elektrolytického procesu. | 98 % čisté zlato, 23 karátov 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) nad 100 µin (2,5 µm) -150 µin (4 µm) niklu | Vynikajúca spájkovateľnosť;Vankúšiky sú ploché a jednotné;ohýbateľnosť Al drôtu;Nízky kontaktný odpor;Prepracovateľné | Zakaliť (manipulácia a skladovanie) korózia v prostredí s vysokým obsahom síry;Znížené možnosti dodávateľského reťazca na podporu tejto povrchovej úpravy;Krátke prevádzkové okno medzi fázami montáže. | Používa sa hlavne na elektrické prepojenie, ako sú okrajové konektory (zlatý prst), nosné dosky IC (PBGA/FCBGA/FCCSP...), klávesnice, kontakty batérie a niektoré testovacie podložky atď. |
| Ponorné Ag | Vrstva striebra je nanesená na medený povrch prostredníctvom procesu bezprúdového pokovovania po leptaní, ale pred spájkovaním | 5µin (0,12µm) -20µin (0,5µm) | Vynikajúca spájkovateľnosť;Vankúšiky sú ploché a jednotné;ohýbateľnosť Al drôtu;Nízky kontaktný odpor;Prepracovateľné | Zakaliť (manipulácia a skladovanie) korózia v prostredí s vysokým obsahom síry;Znížené možnosti dodávateľského reťazca na podporu tejto povrchovej úpravy;Krátke prevádzkové okno medzi fázami montáže. | Ekonomická alternatíva k ENIG pre Fine Traces a BGA;Ideálne pre aplikácie vysokorýchlostných signálov;Dobré pre membránové spínače, tienenie EMI a spájanie hliníkových drôtov;Vhodné pre lisovanie. |
| Ponorenie Sn | V bezprúdovom chemickom kúpeli sa biela tenká vrstva cínu ukladá priamo na meď dosiek plošných spojov ako bariéra na zabránenie oxidácii. | 25 µin (0,7 µm) - 60 µin (1,5 µm) | Najlepšie pre technológiu lisovania;Nákladovo efektívne;rovinný;Vynikajúca spájkovateľnosť (v čerstvom stave) a spoľahlivosť;Plochosť | Zhoršenie spájkovateľnosti so zvýšenými teplotami a cyklami;Odkrytý cín pri konečnej montáži môže korodovať;Riešenie problémov;Wiskering cínu;Nevhodné pre PTH;Obsahuje tiomočovinu, známy karcinogén. | Odporúčame pre veľké množstvo produkcií;Dobré pre umiestnenie SMD, BGA;Najlepšie pre lisované uloženie a zadné dosky;Neodporúča sa pre PTH, kontaktné spínače a použitie so snímateľnými maskami |
Tabuľka 2 Hodnotenie typických vlastností moderných povrchových úprav DPS pri výrobe a aplikácii
| Výroba najbežnejšie používaných povrchových úprav | |||||||||
| Vlastnosti | ENIG | ENEPIG | Mäkké zlato | Tvrdé zlato | IAg | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
| Popularita | Vysoká | Nízka | Nízka | Nízka | Stredná | Nízka | Nízka | Vysoká | Stredná |
| Procesné náklady | Vysoká (1,3x) | Vysoká (2,5x) | Najvyššia (3,5x) | Najvyššia (3,5x) | Stredná (1,1x) | Stredná (1,1x) | Nízka (1,0x) | Nízka (1,0x) | Najnižšia (0,8x) |
| Záloha | Ponorenie | Ponorenie | Elektrolytický | Elektrolytický | Ponorenie | Ponorenie | Ponorenie | Ponorenie | Ponorenie |
| Čas použiteľnosti | Dlhé | Dlhé | Dlhé | Dlhé | Stredná | Stredná | Dlhé | Dlhé | Krátky |
| V súlade s RoHS | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | No | Áno | Áno |
| Koplanarita povrchu pre SMT | Výborne | Výborne | Výborne | Výborne | Výborne | Výborne | Chudobný | Dobre | Výborne |
| Odkrytá meď | No | No | No | Áno | No | No | No | No | Áno |
| Manipulácia | Normálne | Normálne | Normálne | Normálne | Kritické | Kritické | Normálne | Normálne | Kritické |
| Procesné úsilie | Stredná | Stredná | Vysoká | Vysoká | Stredná | Stredná | Stredná | Stredná | Nízka |
| Kapacita prepracovania | No | No | No | No | Áno | Nenavrhnuté | Áno | Áno | Áno |
| Požadované tepelné cykly | viacnásobný | viacnásobný | viacnásobný | viacnásobný | viacnásobný | 2-3 | viacnásobný | viacnásobný | 2 |
| Problém s fúzami | No | No | No | No | No | Áno | No | No | No |
| Tepelný šok (PCB MFG) | Nízka | Nízka | Nízka | Nízka | Veľmi nízky | Veľmi nízky | Vysoká | Vysoká | Veľmi nízky |
| Nízky odpor / vysoká rýchlosť | No | No | No | No | Áno | No | No | No | N/A |
| Aplikácie najčastejšie používaných povrchových úprav | |||||||||
| Aplikácie | ENIG | ENEPIG | Mäkké zlato | Tvrdé zlato | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Pevné | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno |
| Flex | Obmedzené | Obmedzené | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno |
| Flex-tuhá | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Nie je preferované |
| Jemná výška tónu | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Nie je preferované | Nie je preferované | Áno |
| BGA a μBGA | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Nie je preferované | Nie je preferované | Áno |
| Viacnásobná spájkovateľnosť | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Obmedzené |
| Flip Chip | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | No | No | Áno |
| Stlačte Fit | Obmedzené | Obmedzené | Obmedzené | Obmedzené | Áno | Výborne | Áno | Áno | Obmedzené |
| Cez dieru | Áno | Áno | Áno | Áno | Áno | No | No | No | No |
| Lepenie drôtom | áno (Al) | Áno (Al, Au) | Áno (Al, Au) | áno (Al) | premenná (Al) | No | No | No | áno (Al) |
| Zmáčavosť spájky | Dobre | Dobre | Dobre | Dobre | Veľmi dobre | Dobre | Chudobný | Chudobný | Dobre |
| Integrita spájkovacieho spoja | Dobre | Dobre | Chudobný | Chudobný | Výborne | Dobre | Dobre | Dobre | Dobre |
Skladovateľnosť je kritickým prvkom, ktorý musíte zvážiť pri vytváraní výrobných plánov.Čas použiteľnostije operatívnym oknom, ktoré poskytuje konečnej úprave úplnú zvárateľnosť PCB.Je dôležité, aby ste sa uistili, že všetky vaše dosky plošných spojov sú zostavené počas doby použiteľnosti.Okrem materiálu a procesu, ktorým sa povrchové úpravy vyrábajú, je výrazne ovplyvnená aj životnosť povrchovej úpravybalením a skladovaním PCB.Prísne uplatňovanie správnej metodológie skladovania podľa smerníc IPC-1601 zachová zvárateľnosť a spoľahlivosť povrchovej úpravy.
Tabuľka 3 Trvanlivosť Porovnanie populárnych povrchových úprav DPS
|
| Typická ŽIVOTNOSŤ | Odporúčaná doba použiteľnosti | Prepracovať šancu |
| HASL-LF | 12 mesiacov | 12 mesiacov | ÁNO |
| OSP | 3 mesiace | 1 mesiac | ÁNO |
| ENIG | 12 mesiacov | 6 mesiacov | NIE* |
| ENEPIG | 6 mesiacov | 6 mesiacov | NIE* |
| Elektrolytický Ni/Au | 12 mesiacov | 12 mesiacov | NO |
| IAg | 6 mesiacov | 3 mesiace | ÁNO |
| ISn | 6 mesiacov | 3 mesiace | ÁNO** |
* Pre konečnú úpravu ENIG a ENEPIG je k dispozícii reaktivačný cyklus na zlepšenie zmáčavosti povrchu a skladovateľnosti.
** Chemická úprava cínu sa neodporúča.
späťdo Blogov
Čas odoslania: 16. novembra 2022
