Как выбрать отделку поверхности для вашего дизайна печатной платы
Ⅱ Оценка и сравнение
Опубликовано: 16 ноября 2022 г.
Категории: Блоги
Теги: печатная плата,печатная плата,сборка печатной платы,производство печатных плат, обработка поверхности печатной платы
Есть много советов по поводу обработки поверхности, например, бессвинцовый HASL не может обеспечить постоянную плоскостность.Электролитический Ni/Au очень дорог, и если на контактной площадке отложится слишком много золота, это может привести к хрупкости паяных соединений.Паяемость иммерсионной олова ухудшается после воздействия нескольких тепловых циклов, как в процессе оплавления верхней и нижней стороны печатной платы и т. д. Необходимо четко осознавать различия между вышеуказанными видами отделки поверхности.В таблице ниже приведены приблизительные оценки часто применяемых видов отделки поверхности печатных плат.
Таблица 1. Краткое описание производственного процесса, существенные плюсы и минусы, а также типичные области применения популярных бессвинцовых покрытий поверхности печатных плат.
| Отделка поверхности печатной платы | Процесс | Толщина | Преимущества | Недостатки | Типичные области применения |
| Бессвинцовый HASL | Платы печатных плат погружаются в ванну с расплавленным оловом, а затем продуваются ножами горячего воздуха для выравнивания и удаления излишков припоя. | 30 мкдюйм (1 мкм) -1500 мкдюйм (40 мкм) | Хорошая паяемость;Широко доступный;Можно починить/переработать;Длинная полка длинная | Неровные поверхности;Тепловой удар;Плохое смачивание;Паяный мост;Подключены PTH. | Широко применимо;Подходит для больших подушечек и расстояния;Не подходит для HDI с мелким шагом <20 мил (0,5 мм) и BGA;Нехорошо для PTH;Не подходит для толстой медной печатной платы;Обычное применение: печатные платы для электрических испытаний, ручная пайка, некоторая высокопроизводительная электроника, такая как аэрокосмическая и военная техника. |
| ОСП | Химическое нанесение органического соединения на поверхность плат с образованием органического металлического слоя для защиты открытой меди от ржавчины. | 46 мкм (1,15 мкм)–52 мкм (1,3 мкм) | Бюджетный;Подушечки однородные и плоские;Хорошая паяемость;Может сочетаться с другими вариантами отделки поверхности;Процесс прост;Возможна переработка (внутри мастерской). | Чувствителен к обращению;Короткий срок хранения.Очень ограниченное распространение припоя;Ухудшение паяемости при повышении температуры и циклов;Непроводящий;Трудно проверить, датчик ИКТ, ионные проблемы и проблемы с запрессовкой | Широко применимо;Хорошо подходит для SMT/мелкого шага/BGA/маленьких компонентов;Сервировать доски;Нехорошо для PTH;Не подходит для технологии обжима. |
| ЭНИГ | Химический процесс, при котором открытая медь покрывается никелем и золотом, поэтому она состоит из двойного слоя металлического покрытия. | 2 микродюйма (0,05 мкм)– 5 микродюймов (0,125 мкм) золота более 120 микродюймов (3 мкм)– 240 микродюймов (6 мкм) никеля | Отличная паяемость;Подушечки плоские и однородные;Гибкость алюминиевой проволоки;Низкое контактное сопротивление;Длительный срок хранения;Хорошая коррозионная стойкость и долговечность | концерн «Блэк Пад»;Потеря сигнала для приложений обеспечения целостности сигнала;не могу переделать | Отлично подходит для сборки с малым шагом и сложного поверхностного монтажа (BGA, QFP…);Отлично подходит для нескольких типов пайки;Предпочтительно для PTH с запрессовкой;Проволочное соединение;Рекомендуется для печатных плат с высокой надежностью, таких как аэрокосмическая, военная, медицинская и высокотехнологичная промышленность и т. д.;Не рекомендуется для сенсорных контактных панелей. |
| Электролитический Ni/Au (мягкое золото) | Чистота 99,99% – 24-каратное золото, нанесенное на слой никеля электролитическим способом перед паяльной маской. | 99,99% чистого золота, 24 карата 30 микродюймов (0,8 мкм) -50 микродюймов (1,3 мкм) свыше 100 микродюймов (2,5 мкм) -200 микродюймов (5 мкм) никеля | Твердая, прочная поверхность;Отличная проводимость;Плоскостность;Гибкость алюминиевой проволоки;Низкое контактное сопротивление;Длительный срок хранения | Дорогой;Охрупчивание или охрупчивание, если оно слишком толстое;Ограничения макета;Дополнительная обработка/трудозатратность;Не подходит для пайки;Покрытие не однородное | В основном используется для соединения проводов (Al и Au) в корпусах микросхем, таких как COB (чип на плате). |
| Электролитический Ni/Au (твердое золото) | Чистота 98% – 23-каратное золото с отвердителями, добавленными в гальваническую ванну, наносимую поверх слоя никеля электролитическим способом. | 98% чистого золота, 23 карата 30 микродюймов (0,8 мкм) -50 микродюймов (1,3 мкм) свыше 100 микродюймов (2,5 мкм) -150 микродюймов (4 мкм) никеля | Отличная паяемость;Подушечки плоские и однородные;Гибкость алюминиевой проволоки;Низкое контактное сопротивление;перерабатываемый | Потускнение (обращение и хранение) коррозия в среде с высоким содержанием серы;Сокращение вариантов цепочки поставок для поддержки этой отделки;Короткое рабочее окно между этапами сборки. | В основном используется для электрических соединений, таких как краевые разъемы (золотые пальцы), несущие платы микросхем (PBGA/FCBGA/FCCSP...), клавиатуры, контакты аккумуляторов и некоторые тестовые площадки и т. д. |
| Погружное Ag | Слой серебра наносится на медную поверхность методом химического нанесения покрытия после травления, но перед паяльной маской. | 5 мкдюйм (0,12 мкм) -20 мкдюйм (0,5 мкм) | Отличная паяемость;Подушечки плоские и однородные;Гибкость алюминиевой проволоки;Низкое контактное сопротивление;перерабатываемый | Потускнение (обращение и хранение) коррозия в среде с высоким содержанием серы;Сокращение вариантов цепочки поставок для поддержки этой отделки;Короткое рабочее окно между этапами сборки. | Экономичная альтернатива ENIG для Fine Traces и BGA;Идеально подходит для применения высокоскоростных сигналов;Подходит для мембранных переключателей, экранирования электромагнитных помех и соединения алюминиевых проводов;Подходит для прессовой посадки. |
| Погружение Sn | В химической ванне химическим способом белый тонкий слой олова осаждается непосредственно на медь печатных плат в качестве барьера, предотвращающего окисление. | 25 мкм (0,7 мкм)–60 мкм (1,5 мкм) | Лучше всего подходит для технологии прессовой посадки;Экономически эффективным;Планарный;Отличная паяемость (в свежем виде) и надежность;Плоскостность | Ухудшение паяемости при повышенных температурах и циклах;Открытая олово при окончательной сборке может подвергнуться коррозии;Решение проблем;Оловянные Вискеринги;Не подходит для ПТХ;Содержит тиомочевину, известный канцероген. | Рекомендую для производства больших объемов;Подходит для размещения SMD, BGA;Лучше всего подходит для прессовой посадки и объединительных плат;Не рекомендуется для PTH, контактных переключателей и использования со съемными масками. |
Таблица 2. Оценка типичных свойств современных покрытий поверхности печатных плат при производстве и применении
| Производство наиболее распространенных видов отделки поверхности. | |||||||||
| Характеристики | ЭНИГ | ЭНЕПИГ | Мягкое золото | Твердое золото | IAg | ISn | ХАСЛ | ХАСЛ-ЛФ | ОСП |
| Популярность | Высокий | Низкий | Низкий | Низкий | Середина | Низкий | Низкий | Высокий | Середина |
| Стоимость процесса | Высокий (1,3x) | Высокий (2,5x) | Самый высокий (3,5x) | Самый высокий (3,5x) | Средний (1,1x) | Средний (1,1x) | Низкий (1,0x) | Низкий (1,0x) | Самый низкий (0,8x) |
| Депозит | Погружение | Погружение | электролитический | электролитический | Погружение | Погружение | Погружение | Погружение | Погружение |
| Срок годности | Длинный | Длинный | Длинный | Длинный | Середина | Середина | Длинный | Длинный | Короткий |
| Соответствует RoHS | Да | Да | Да | Да | Да | Да | No | Да | Да |
| Копланарность поверхности для поверхностного монтажа | Отличный | Отличный | Отличный | Отличный | Отличный | Отличный | Бедный | Хороший | Отличный |
| Открытая медь | No | No | No | Да | No | No | No | No | Да |
| Умение обращаться | Нормальный | Нормальный | Нормальный | Нормальный | Критический | Критический | Нормальный | Нормальный | Критический |
| Трудоемкость процесса | Середина | Середина | Высокий | Высокий | Середина | Середина | Середина | Середина | Низкий |
| Переделка мощности | No | No | No | No | Да | Не рекомендуется | Да | Да | Да |
| Требуемые термические циклы | несколько | несколько | несколько | несколько | несколько | 2-3 | несколько | несколько | 2 |
| Проблема с усами | No | No | No | No | No | Да | No | No | No |
| Термический удар (PCB MFG) | Низкий | Низкий | Низкий | Низкий | Очень низкий | Очень низкий | Высокий | Высокий | Очень низкий |
| Низкое сопротивление/высокая скорость | No | No | No | No | Да | No | No | No | Н/Д |
| Применение наиболее распространенных видов отделки поверхности | |||||||||
| Приложения | ЭНИГ | ЭНЕПИГ | Мягкое золото | Твердое золото | IAg | ISn | ХАСЛ | ЛФ-HASL | ОСП |
| Жесткий | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да |
| Гибкий | Ограниченный | Ограниченный | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да |
| Гибкий-жесткий | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Не предпочтительно |
| мелкий шаг | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Не предпочтительно | Не предпочтительно | Да |
| BGA и микроBGA | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Не предпочтительно | Не предпочтительно | Да |
| Множественная пайка | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Ограниченный |
| Флип-чип | Да | Да | Да | Да | Да | Да | No | No | Да |
| Нажмите Fit | Ограниченный | Ограниченный | Ограниченный | Ограниченный | Да | Отличный | Да | Да | Ограниченный |
| Сквозное отверстие | Да | Да | Да | Да | Да | No | No | No | No |
| Проволочное соединение | Да (Ал) | Да (Ал, Ау) | Да (Ал, Ау) | Да (Ал) | Переменная (Ал) | No | No | No | Да (Ал) |
| Смачиваемость припоя | Хороший | Хороший | Хороший | Хороший | Очень хороший | Хороший | Бедный | Бедный | Хороший |
| Целостность паяного соединения | Хороший | Хороший | Бедный | Бедный | Отличный | Хороший | Хороший | Хороший | Хороший |
Срок годности является важнейшим элементом, который необходимо учитывать при составлении графиков производства.Срок годностиЭто рабочее окно, которое обеспечивает полную свариваемость печатной платы.Крайне важно убедиться, что все ваши печатные платы собраны в течение срока годности.Помимо материала и процесса обработки поверхности, сильное влияние оказывает срок годности отделки.по упаковке и хранению печатных плат.Строгое применение правильной методологии хранения, предложенной рекомендациями IPC-1601, сохранит свариваемость и надежность отделки.
Таблица 3. Сравнение сроков годности популярных видов отделки поверхности печатных плат
|
| Типичный СРОК ГОДНОСТИ | Рекомендуемый срок годности | Шанс переделки |
| ХАСЛ-ЛФ | 12 месяцев | 12 месяцев | ДА |
| ОСП | 3 месяца | 1 месяц | ДА |
| ЭНИГ | 12 месяцев | 6 месяцев | НЕТ* |
| ЭНЕПИГ | 6 месяцев | 6 месяцев | НЕТ* |
| Электролитический Ni/Au | 12 месяцев | 12 месяцев | NO |
| IAg | 6 месяцев | 3 месяца | ДА |
| ISn | 6 месяцев | 3 месяца | ДА** |
* Для отделки ENIG и ENEPIG доступен цикл реактивации для улучшения смачиваемости поверхности и увеличения срока годности.
** Доработка химического олова не рекомендуется.
Назадв блоги
Время публикации: 16 ноября 2022 г.
