Как да изберете повърхностно покритие за вашия дизайн на печатна платка
Ⅱ Оценка и сравнение
Публикувано: 16 ноември 2022 г
Категории: Блогове
Тагове: печатна платка,PCBA,печатна платка монтаж,производство на печатни платки, повърхностно покритие на печатни платки
Има много съвети относно покритието на повърхността, като например безоловният HASL има проблем да има постоянна плоскост.Електролитният Ni/Au е наистина скъп и ако твърде много злато се отложи върху подложката, това може да доведе до крехки споени съединения.Потопяемият калай има влошаване на способността за запояване след излагане на множество топлинни цикли, както при процес на преформатиране на PCBA от горната и долната страна и т.н. Разликите в горните покрития на повърхността трябва да бъдат ясно осъзнати.Таблицата по-долу показва груба оценка за често прилаганите повърхностни покрития на печатни платки.
Таблица 1 Кратко описание на производствения процес, значителни плюсове и минуси и типични приложения на популярни безоловни повърхностни покрития на PCB
| ПХБ повърхностно покритие | Процес | Дебелина | Предимства | Недостатъци | Типични приложения |
| Безоловен HASL | ПХБ платките се потапят в баня с разтопен калай и след това се издухват с ножове с горещ въздух за плоски потупвания и отстраняване на излишната спойка. | 30µin(1µm) -1500µin(40µm) | Добра запояемост;Широко разпространен;Може да се ремонтира/преработва;Дълъг рафт дълъг | Неравни повърхности;Термичен шок;Лошо намокряне;Спояващ мост;Включени PTH. | Широко приложим;Подходящ за по-големи подложки и разстояния;Не е подходящ за HDI с <20 mil (0,5 мм) фина стъпка и BGA;Не е добре за PTH;Не е подходящ за дебели медни печатни платки;Обикновено приложение: платки за електрически тестове, ръчно запояване, някои високопроизводителни електроники като аерокосмически и военни устройства. |
| OSP | Химическо нанасяне на органично съединение върху повърхността на дъските, образуващо органичен метален слой за защита на откритата мед от ръжда. | 46µin (1,15µm)-52µin (1,3µm) | Ниска цена;Подложките са еднакви и плоски;Добра запояемост;Може да се комбинира с други повърхностни покрития;Процесът е прост;Може да се преработи (вътре в работилницата). | Чувствителен при боравене;Кратък срок на годност.Много ограничено разпространение на спойка;Влошаване на способността за запояване с повишена температура и цикли;Непроводими;Труден за проверка, опасения за ICT сонда, йонни и пресоване | Широко приложим;Много подходящ за SMT/фини стъпки/BGA/малки компоненти;Дъски за сервиране;Не е добре за PTH;Не е подходящ за технология за кримпване |
| ENIG | Химичен процес, който покрива откритата мед с никел и злато, така че се състои от двоен слой метално покритие. | 2µin (0,05µm)– 5µin (0,125µm) злато над 120µin (3µm)– 240µin (6µm) никел | Отлична запояемост;Подложките са плоски и еднакви;Огъване на Al тел;Ниско контактно съпротивление;Дълъг срок на годност;Добра устойчивост на корозия и издръжливост | Загриженост „Черна подложка“;Загуба на сигнал за приложения за интегритет на сигнала;не може да се преработи | Отличен за сглобяване на фина стъпка и сложно поставяне на повърхностен монтаж (BGA, QFP…);Отличен за множество видове запояване;За предпочитане за PTH, прилягане;Свързване с тел;Препоръчва се за печатни платки с приложения с висока надеждност като космически, военни, медицински и потребители от висок клас и др.;Не се препоръчва за сензорни контактни подложки. |
| Електролитен Ni/Au (меко злато) | 99,99% чистота – 24-каратово злато, нанесено върху никелов слой чрез електролитен процес преди маска за запояване. | 99,99% чисто злато, 24 карата 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) над 100 µin (2,5 µm) -200 µin (5 µm) никел | Твърда, издръжлива повърхност;Голяма проводимост;Плоскост;Огъване на Al тел;Ниско контактно съпротивление;Дълъг срок на годност | скъп;Au крехкост, ако е твърде дебел;Ограничения на оформлението;Допълнителна обработка/трудоемък;Не е подходящ за запояване;Покритието не е равномерно | Използва се главно при свързване на проводници (Al & Au) в пакети с чипове като COB (чип на борда) |
| Електролитен Ni/Au (твърдо злато) | 98% чисто – 23 каратово злато с втвърдители, добавени към ваната за покритие, нанесена върху никелов слой чрез електролитен процес. | 98% чисто злато, 23 карата30µin(0.8µm) -50µin(1.3µm) над 100µin(2.5µm) -150µin(4µm) никел | Отлична запояемост;Подложките са плоски и еднакви;Огъване на Al тел;Ниско контактно съпротивление;Може да се преработи | Потъмняване (обработка и съхранение) корозия в среда с високо съдържание на сяра;Намалени опции за веригата за доставки за поддържане на това покритие;Кратък работен прозорец между етапите на сглобяване. | Използва се главно за електрическо свързване, като крайни конектори (златен пръст), платки за IC носещи устройства (PBGA/FCBGA/FCCSP...), клавиатури, контакти на батерията и някои тестови подложки и др. |
| Потапяне Ag | сребърен слой се отлага върху медна повърхност чрез процес на безелектромобилно покритие след ецване, но преди маска за запояване | 5µin(0,12µm) -20µin(0,5µm) | Отлична запояемост;Подложките са плоски и еднакви;Огъване на Al тел;Ниско контактно съпротивление;Може да се преработи | Потъмняване (обработка и съхранение) корозия в среда с високо съдържание на сяра;Намалени опции за веригата за доставки за поддържане на това покритие;Кратък работен прозорец между етапите на сглобяване. | Икономична алтернатива на ENIG за Fine Traces и BGA;Идеален за приложение на високоскоростни сигнали;Добър за мембранни превключватели, EMI екраниране и свързване на алуминиеви проводници;Подходяща за пресоване. |
| Потапяне Sn | В безелектрическа химическа баня бял тънък слой от калай се отлага директно върху медта на платките като бариера за избягване на окисляването. | 25µin (0,7µm)-60µin (1,5µm) | Най-добро за технологията за пресоване;Рентабилен;Планарна;Отлична запояемост (в прясно състояние) и надеждност;Плоскост | Влошаване на способността за спояване с повишени температури и цикли;Откритият калай при окончателното сглобяване може да корозира;Справяне с проблеми;Тенекиени уиски;Не е подходящ за PTH;Съдържа тиоурея, известен канцероген. | Препоръчва се за големи количества продукции;Добър за поставяне на SMD, BGA;Най-добър за пресово прилягане и задни платки;Не се препоръчва за PTH, контактни превключватели и употреба с отлепващи се маски |
Таблица 2 Оценка на типичните свойства на съвременните повърхностни покрития на печатни платки при производство и приложение
| Производство на най-често използваните повърхностни покрития | |||||||||
| Имоти | ENIG | ENEPIG | Меко злато | Твърдо злато | IAg | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
| Популярност | Високо | ниско | ниско | ниско | Среден | ниско | ниско | Високо | Среден |
| Цена на процеса | Висок (1,3x) | Висок (2,5x) | Най-висок (3,5x) | Най-висок (3,5x) | Среден (1,1x) | Среден (1,1x) | Ниска (1,0x) | Ниска (1,0x) | Най-нисък (0,8x) |
| Депозит | Потапяне | Потапяне | Електролитен | Електролитен | Потапяне | Потапяне | Потапяне | Потапяне | Потапяне |
| Срок на годност | Дълги | Дълги | Дълги | Дълги | Среден | Среден | Дълги | Дълги | Къс |
| Съвместим с RoHS | да | да | да | да | да | да | No | да | да |
| Копланарност на повърхността за SMT | Отлично | Отлично | Отлично | Отлично | Отлично | Отлично | беден | добре | Отлично |
| Изложена мед | No | No | No | да | No | No | No | No | да |
| Боравене | нормално | нормално | нормално | нормално | Критичен | Критичен | нормално | нормално | Критичен |
| Усилие на процеса | Среден | Среден | Високо | Високо | Среден | Среден | Среден | Среден | ниско |
| Капацитет за преработка | No | No | No | No | да | Не се препоръчва | да | да | да |
| Необходими термични цикли | многократни | многократни | многократни | многократни | многократни | 2-3 | многократни | многократни | 2 |
| Проблем с мустаците | No | No | No | No | No | да | No | No | No |
| Термичен удар (PCB MFG) | ниско | ниско | ниско | ниско | Много ниско | Много ниско | Високо | Високо | Много ниско |
| Ниско съпротивление / висока скорост | No | No | No | No | да | No | No | No | N/A |
| Приложения на най-често използваните повърхностни покрития | |||||||||
| Приложения | ENIG | ENEPIG | Меко злато | Твърдо злато | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Твърд | да | да | да | да | да | да | да | да | да |
| Flex | Ограничен | Ограничен | да | да | да | да | да | да | да |
| Flex-Rigid | да | да | да | да | да | да | да | да | Не се предпочита |
| Fine Pitch | да | да | да | да | да | да | Не се предпочита | Не се предпочита | да |
| BGA и μBGA | да | да | да | да | да | да | Не се предпочита | Не се предпочита | да |
| Многократна спойка | да | да | да | да | да | да | да | да | Ограничен |
| Flip Chip | да | да | да | да | да | да | No | No | да |
| Натиснете Fit | Ограничен | Ограничен | Ограничен | Ограничен | да | Отлично | да | да | Ограничен |
| През дупката | да | да | да | да | да | No | No | No | No |
| Залепване на тел | Да (Ал) | Да (Al, Au) | Да (Al, Au) | Да (Ал) | Променлива (Al) | No | No | No | Да (Ал) |
| Омокряемост на спойка | добре | добре | добре | добре | Много добре | добре | беден | беден | добре |
| Цялост на спойката | добре | добре | беден | беден | Отлично | добре | добре | добре | добре |
Срокът на годност е критичен елемент, който трябва да имате предвид, когато правите производствените си графици.Срок на годносте оперативният прозорец, който осигурява завършването да има пълна заваряемост на печатни платки.Жизненоважно е да се уверите, че всички ваши печатни платки са сглобени в рамките на срока на годност.В допълнение към материала и процеса, които правят повърхностните покрития, срокът на годност на покритието е силно повлиянчрез опаковане и съхранение на ПХБ.Строгото прилагане на правилната методология за съхранение, предложена от указанията на IPC-1601, ще запази заваряемостта и надеждността на покритията.
Таблица 3 Сравнение на срока на годност сред популярните повърхностни покрития на PCB
|
| Типичен СРОК НА ГОДНОСТ | Препоръчителен срок на годност | Шанс за преработка |
| HASL-LF | 12 месеца | 12 месеца | ДА |
| OSP | 3 месеца | 1 месеца | ДА |
| ENIG | 12 месеца | 6 месеца | НЕ* |
| ENEPIG | 6 месеца | 6 месеца | НЕ* |
| Електролитен Ni/Au | 12 месеца | 12 месеца | NO |
| IAg | 6 месеца | 3 месеца | ДА |
| ISn | 6 месеца | 3 месеца | ДА** |
* За ENIG и ENEPIG довършване е наличен цикъл на реактивиране за подобряване на омокряемостта на повърхността и срока на годност.
** Не се препоръчва преработка с химически калай.
обратнокъм блогове
Време на публикуване: 16 ноември 2022 г
