Kako odabrati površinsku obradu za dizajn PCB-a
Ⅱ Evaluacija i poređenje
Objavljeno: 16. novembar 2022
Kategorije: Blogovi
Tagovi: pcb,pcba,pcb assembly,proizvodnja PCB-a, pcb površinska obrada
Postoji mnogo savjeta o završnoj obradi površine, kao što je HASL bez olova ima problem da ima dosljednu ravnost.Elektrolitički Ni/Au je zaista skup i ako se previše zlata nanese na jastučić, može dovesti do lomljivih lemnih spojeva.Imerzioni lim ima degradaciju lemljenja nakon izlaganja višestrukim toplotnim ciklusima, kao u procesu reflow PCBA na gornjoj i donjoj strani, itd. Razlike u gornjim završnim obradama površine moraju biti jasno svjesne.Tabela u nastavku prikazuje grubu procjenu za često primijenjenu površinsku obradu tiskanih ploča.
Tabela 1. Kratak opis proizvodnog procesa, značajne prednosti i nedostatke i tipične primjene popularnih površinskih završnih obrada PCB-a bez olova
| Završna obrada PCB-a | Proces | Debljina | Prednosti | Nedostaci | Tipične primjene |
| HASL bez olova | PCB ploče se potapaju u kupku od rastopljenog kalaja, a zatim se duvaju noževima vrućeg zraka za ravna tapkanja i uklanjanje viška lema. | 30 µin (1 µm) -1500 µin (40 µm) | Good Solderability;Široko dostupan;Može se popraviti/preraditi;Duga polica duga | Neravne površine;Termalni šok;Loše vlaženje;Lemni most;Začepljeni PTH. | Široko primjenjiv;Pogodno za veće jastučiće i razmake;Nije prikladno za HDI sa <20 mil (0,5 mm) finim korakom i BGA;Nije dobro za PTH;Nije prikladno za debelu bakrenu PCB;Tipično, primjena: ploče za električna ispitivanja, ručno lemljenje, neke elektronike visokih performansi kao što su svemirski i vojni uređaji. |
| OSP | Hemijski nanošenje organskog jedinjenja na površinu ploča formirajući organski metalni sloj za zaštitu izloženog bakra od rđe. | 46 µin (1,15 µm)-52 µin (1,3 µm) | Jeftino;Jastučići su ujednačeni i ravni;Dobra lemljivost;Može biti jedinica sa drugim završnim obradama;Proces je jednostavan;Može se preraditi (unutar radionice). | Osetljiv na rukovanje;Kratak rok trajanja.Vrlo ograničeno širenje lema;Smanjenje lemljivosti sa povišenom temperaturom i ciklusima;Nonconductive;Teško za inspekciju, ICT sonda, joni i presovanje | Široko primjenjiv;Pogodno za SMT/fine nagibe/BGA/male komponente;Daske za posluživanje;Nije dobro za PTH;Nije prikladno za tehnologiju presovanja |
| ENIG | Hemijski proces koji oblaže izloženi bakar niklom i zlatom, tako da se sastoji od dvostrukog sloja metalnog premaza. | 2 µin (0,05 µm) – 5 µin (0,125 µm) zlata preko 120 µin (3 µm) – 240 µin (6 µm) nikla | Odlična lemljivost;Jastučići su ravni i ujednačeni;Savitljivost al žice;Nizak otpor kontakta;Dug rok trajanja;Dobra otpornost na koroziju i izdržljivost | Koncern “Black Pad”;Gubitak signala za aplikacije integriteta signala;nesposoban za preradu | Odličan za montažu finog nagiba i složene površinske montaže (BGA, QFP…);Odličan za više vrsta lemljenja;Poželjno za PTH, press fit;Wire Bondable;Preporučuje se za PCB sa visoko pouzdanom primenom kao što su vazduhoplovni, vojni, medicinski i vrhunski potrošači, itd.;Ne preporučuje se za dodirne kontaktne podloge. |
| Elektrolitički Ni/Au (meko zlato) | 99,99% čistoće – 24-karatno zlato naneseno preko sloja nikla elektrolitičkim procesom prije lemne maske. | 99,99% čisto zlato, 24 karata 30µin (0,8µm) -50µin (1,3µm) preko 100µin (2,5µm) -200µin (5µm) nikla | Tvrda, izdržljiva površina;Velika provodljivost;Flatness;Savitljivost al žice;Nizak otpor kontakta;Dug rok trajanja | skupo;Au krtost ako je previše debela;Ograničenja rasporeda;Dodatna obrada/radno intenzivno;Nije prikladno za lemljenje;Premaz nije ujednačen | Uglavnom se koristi za spajanje žice (Al & Au) u paketu čipova kao što je COB (čip na ploči) |
| Elektrolitički Ni/Au (tvrdo zlato) | 98% čistoće – 23-karatno zlato sa učvršćivačima koji su dodani u kupku za oblaganje nanijeti preko sloja nikla putem elektrolitskog procesa. | 98% čisto zlato, 23 karata30µin (0,8µm) -50µin (1,3µm) preko 100µin (2,5µm) -150µin (4µm) nikla | Odlična lemljivost;Jastučići su ravni i ujednačeni;Savitljivost al žice;Nizak otpor kontakta;Reworkable | Zatamnjenje (rukovanje i skladištenje) korozija u okruženju sa visokim sadržajem sumpora;Smanjene opcije lanca nabavke koje podržavaju ovu završnu obradu;Kratak radni period između faza montaže. | Uglavnom se koristi za električno povezivanje kao što su ivični konektori (zlatni prst), IC noseće ploče (PBGA/FCBGA/FCCSP...), tastature, kontakti baterija i neki test jastučići, itd. |
| Immersion Ag | srebrni sloj se nanosi na površinu bakra postupkom bezelektrične obrade nakon jetkanja, ali prije maske za lemljenje | 5 µin (0,12 µm) -20 µin (0,5 µm) | Odlična lemljivost;Jastučići su ravni i ujednačeni;Savitljivost al žice;Nizak otpor kontakta;Reworkable | Zatamnjenje (rukovanje i skladištenje) korozija u okruženju sa visokim sadržajem sumpora;Smanjene opcije lanca nabavke koje podržavaju ovu završnu obradu;Kratak radni period između faza montaže. | Ekonomična alternativa ENIG-u za fine tragove i BGA;Idealno za primjenu signala velike brzine;Dobro za membranske prekidače, EMI zaštitu i spajanje aluminijskih žica;Pogodno za presovanje. |
| Immersion Sn | U hemijskoj kupki bez elektronike, bijeli tanak sloj kalaja taloži se direktno na bakar ploča kao barijera za izbjegavanje oksidacije. | 25 µin (0,7 µm)-60 µin (1,5 µm) | Najbolje za tehnologiju presovanja;Isplativo;Planar;Odlična lemljivost (kada je svježa) i pouzdanost;Ravnost | Smanjenje lemljivosti s povišenim temperaturama i ciklusima;Izloženi lim na završnoj montaži može korodirati;Problemi rukovanja;Tin Wiskering;Nije pogodno za PTH;Sadrži tioureu, poznati kancerogen. | Preporučuje se za proizvodnju velikih količina;Dobro za SMD postavljanje, BGA;Najbolje za presovanje i stražnje ploče;Ne preporučuje se za PTH, kontaktne prekidače i upotrebu sa maskama koje se mogu skinuti |
Tabela 2 Procjena tipičnih svojstava modernih PCB površinskih završnih obrada u proizvodnji i primjeni
| Proizvodnja najčešće korištenih završnih obrada | |||||||||
| Svojstva | ENIG | ENEPIG | Soft Gold | Tvrdo zlato | IAg | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
| Popularnost | Visoko | Nisko | Nisko | Nisko | Srednje | Nisko | Nisko | Visoko | Srednje |
| Troškovi procesa | visoko (1,3x) | visoko (2,5x) | Najviše (3,5x) | Najviše (3,5x) | srednji (1,1x) | srednji (1,1x) | nisko (1,0x) | nisko (1,0x) | Najniže (0,8x) |
| Depozit | Uranjanje | Uranjanje | Elektrolitički | Elektrolitički | Uranjanje | Uranjanje | Uranjanje | Uranjanje | Uranjanje |
| Rok trajanja | Dugo | Dugo | Dugo | Dugo | Srednje | Srednje | Dugo | Dugo | Kratko |
| Usklađen sa RoHS | Da | Da | Da | Da | Da | Da | No | Da | Da |
| Koplanarnost površine za SMT | Odlično | Odlično | Odlično | Odlično | Odlično | Odlično | Jadno | Dobro | Odlično |
| Exposed Copper | No | No | No | Da | No | No | No | No | Da |
| Rukovanje | Normalno | Normalno | Normalno | Normalno | Kritično | Kritično | Normalno | Normalno | Kritično |
| Procesni napor | Srednje | Srednje | Visoko | Visoko | Srednje | Srednje | Srednje | Srednje | Nisko |
| Rework Capacity | No | No | No | No | Da | Nije predloženo | Da | Da | Da |
| Potrebni termički ciklusi | višestruko | višestruko | višestruko | višestruko | višestruko | 2-3 | višestruko | višestruko | 2 |
| Pitanje brkova | No | No | No | No | No | Da | No | No | No |
| Termalni šok (PCB MFG) | Nisko | Nisko | Nisko | Nisko | Vrlo niska | Vrlo niska | Visoko | Visoko | Vrlo niska |
| Nizak otpor / velika brzina | No | No | No | No | Da | No | No | No | N / A |
| Primjena najčešće korištenih završnih obrada površina | |||||||||
| Prijave | ENIG | ENEPIG | Soft Gold | Hard Gold | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Čvrsto | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da |
| Flex | Ograničeno | Ograničeno | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da |
| Flex-Rigid | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Nije poželjno |
| Fine 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 |
| Višestruka lemljivost | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Da | Ograničeno |
| Flip Chip | Da | Da | Da | Da | Da | Da | No | No | Da |
| Pritisnite Fit | Ograničeno | Ograničeno | Ograničeno | Ograničeno | Da | Odlično | Da | Da | Ograničeno |
| Kroz rupu | Da | Da | Da | Da | Da | No | No | No | No |
| Wire Bonding | da (Al) | da (Al, Au) | da (Al, Au) | da (Al) | varijabilno (Al) | No | No | No | da (Al) |
| Vlažnost lemljenja | Dobro | Dobro | Dobro | Dobro | Veoma dobro | Dobro | Jadno | Jadno | Dobro |
| Integritet lemnog zgloba | Dobro | Dobro | Jadno | Jadno | Odlično | Dobro | Dobro | Dobro | Dobro |
Rok trajanja je kritičan element koji morate uzeti u obzir prilikom izrade rasporeda proizvodnje.Rok trajanjaje operativni prozor koji omogućava da završna obrada ima potpunu zavarljivost PCB-a.Od vitalnog je značaja da se uverite da su svi vaši PCB-ovi sastavljeni u roku trajanja.Pored materijala i procesa koji čine površinske završne obrade, snažno utiče na rok trajanja završne obradepakovanjem i skladištenjem PCB-a.Strogo primjena prave metodologije skladištenja koju predlažu IPC-1601 smjernice očuvaće zavarljivost i pouzdanost završnih obrada.
Tabela 3 Poređenje roka trajanja među popularnim završnim obradama PCB-a
|
| Tipičan VEK TRAJANJA | Predloženi rok trajanja | Rework Chance |
| HASL-LF | 12 mjeseci | 12 mjeseci | DA |
| OSP | 3 mjeseca | 1 mjeseca | 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 završnu obradu ENIG i ENEPIG dostupan je ciklus reaktivacije radi poboljšanja vlažnosti površine i roka trajanja.
** Hemijska prerada kalaja nije predložena.
Nazadna blogove
Vrijeme objave: 16.11.2022
