כיצד לבחור גימור משטח לעיצוב ה-PCB שלך
Ⅱ הערכה והשוואה
ישנן טיפים רבים לגבי גימור פני השטח, כגון HASL נטול עופרת יש בעיה לקבל שטוחות עקבית.Ni/Au אלקטרוליטי הוא מאוד יקר ואם מופקד יותר מדי זהב על הרפידה, עלול להוביל לחיבורי הלחמה שבירים.לפח טבילה יש פגיעה בהלחמה לאחר חשיפה למחזורי חום מרובים, כמו בתהליך זרימה חוזרת של PCBA בצד העליון והתחתון, וכו'. ההבדלים בין גימורי השטח הנ"ל צריכים להיות מודעים בבירור.הטבלה שלהלן מציגה הערכה גסה עבור גימורי השטח המיושמים לעתים קרובות של לוחות מעגלים מודפסים.
טבלה 1 תיאור קצר של תהליך הייצור, יתרונות וחסרונות משמעותיים ויישומים טיפוסיים של גימורי משטח פופולריים ללא עופרת של PCB
גימור משטח PCB | תהליך | עוֹבִי | יתרונות | חסרונות | יישומים אופייניים |
HASL ללא עופרת | לוחות PCB טבולים באמבט פח מותך ולאחר מכן נשפו על ידי סכיני אוויר חם לצורך טפיחות שטוחות והסרת הלחמה עודפת. | 30 µin (1 מיקרומטר) -1500 µin (40 מיקרומטר) | יכולת הלחמה טובה;נפוץ;ניתן לתיקון/עיבוד מחדש;מדף ארוך ארוך | משטחים לא אחידים;הלם תרמי;הרטבה לקויה;גשר הלחמה;PTHs מחוברים. | יישום נרחב;מתאים לרפידות ומרווחים גדולים יותר;לא מתאים ל-HDI עם <20 מיל (0.5 מ"מ) גובה דק ו-BGA;לא טוב עבור PTH;לא מתאים עבור PCB נחושת עבה;בדרך כלל, יישום: לוחות מעגלים לבדיקות חשמל, הלחמה ידנית, כמה מוצרי אלקטרוניקה בעלי ביצועים גבוהים כגון תעופה וחלל ומכשירים צבאיים. |
OSP | יישום כימי של תרכובת אורגנית על פני לוחות היוצרים שכבה מתכתית אורגנית להגנה על נחושת חשופה מפני חלודה. | 46 מיקרון (1.15 מיקרומטר)-52 מיקרון (1.3 מיקרומטר) | זול;רפידות אחידות ושטוחות;יכולת הלחמה טובה;יכול להיות יחידה עם גימורי משטח אחרים;התהליך פשוט;ניתן לעיבוד מחדש (בתוך הסדנה). | רגיש לטיפול;חיי מדף קצרים.התפשטות הלחמה מוגבלת מאוד;ירידה ביכולת ההלחמה עם טמפ' ומחזורים גבוהים;שאינו מוליך;קשה לבדיקה, בדיקת ICT, חששות בהתאמה יונית ולחץ | יישום נרחב;מתאים היטב ל-SMT/מגרשים עדינים/BGA/רכיבים קטנים;מגישים לוחות;לא טוב עבור PTHs;לא מתאים לטכנולוגיית כיווץ |
ENIG | תהליך כימי המציף את הנחושת החשופה בניקל וזהב, כך שהוא מורכב משכבה כפולה של ציפוי מתכתי. | 2µin (0.05 µm)– 5µin (0.125µm) של זהב מעל 120µin (3µm) – 240µin (6µm) של ניקל | יכולת הלחמה מעולה;רפידות שטוחות ואחידות;כיפוף תיל אל;התנגדות מגע נמוכה;חיי מדף ארוכים;עמידות טובה בפני קורוזיה ועמידות | דאגה ל"פד שחור";אובדן אות עבור יישומי שלמות אות;לא מסוגל לעבוד מחדש | מצוין להרכבה של גובה דק ומיקום הרכבה משטח מורכב (BGA, QFP...);מצוין עבור סוגי הלחמה מרובים;עדיף עבור PTH, התאמה לחיצה;חיבור חוט;ממליץ עבור PCB עם יישום מהימנות גבוהה כגון תעופה וחלל, צבא, צרכנים רפואיים ומתקדמים וכו';לא מומלץ עבור משטחי מגע מגע. |
Ni/Au אלקטרוליטי (זהב רך) | 99.99% טהור - 24 קראט זהב מוחל על שכבת ניקל בתהליך אלקטרוליטי לפני מסיכת הלחמה. | 99.99% זהב טהור, 24 קראט 30 מיקרון (0.8 מיקרומטר) -50 מיקרון (1.3 מיקרומטר) על פני 100 מיקרון (2.5 מיקרומטר) -200 מיקרון (5 מיקרומטר) של ניקל | משטח קשה ועמיד;מוליכות גדולה;שְׁטִיחוּת;כיפוף תיל אל;התנגדות מגע נמוכה;חיי מדף ארוכים | יָקָר;או שבירות אם עבה מדי;אילוצי פריסה;עיבוד נוסף/עמל רב;לא מתאים להלחמה;הציפוי אינו אחיד | משמש בעיקר בהדבקת חוטים (Al & Au) בחבילת שבבים כגון COB (Chip on Board) |
Ni/Au אלקטרוליטי (זהב קשיח) | 98% טהור – זהב 23 קראט עם מקשים שנוספו לאמבט הציפוי מיושם על שכבת ניקל בתהליך אלקטרוליטי. | 98% זהב טהור, 23 קראט 30 מיקרון (0.8 מיקרומטר) -50 מיקרון (1.3 מיקרומטר) על פני 100 מיקרון (2.5 מיקרומטר) -150 מיקרון (4 מיקרומטר) של ניקל | יכולת הלחמה מעולה;רפידות שטוחות ואחידות;כיפוף תיל אל;התנגדות מגע נמוכה;ניתן לעיבוד מחדש | הכתמה (טיפול ואחסון) קורוזיה בסביבת גופרית גבוהה;אפשרויות צמצום שרשרת האספקה כדי לתמוך בגימור זה;חלון הפעלה קצר בין שלבי ההרכבה. | משמש בעיקר לחיבורים חשמליים כגון מחברי קצה (אצבע זהב), לוחות נושאי IC (PBGA/FCBGA/FCCSP...), מקלדות, מגעי סוללה וכמה משטחי בדיקה וכו'. |
טבילה אג | שכבת כסף מונחת על משטח נחושת באמצעות תהליך ציפוי ללא חשמל לאחר חריטה אך לפני מסיכת הלחמה | 5µin(0.12µm) -20µin(0.5µm) | יכולת הלחמה מעולה;רפידות שטוחות ואחידות;כיפוף תיל אל;התנגדות מגע נמוכה;ניתן לעיבוד מחדש | הכתמה (טיפול ואחסון) קורוזיה בסביבת גופרית גבוהה;אפשרויות צמצום שרשרת האספקה כדי לתמוך בגימור זה;חלון הפעלה קצר בין שלבי ההרכבה. | חלופה חסכונית ל-ENIG ל-Fine Traces ו-BGA;אידיאלי עבור יישום אותות במהירות גבוהה;טוב למתגי ממברנה, מיגון EMI וחיבור חוטי אלומיניום;מתאים להתאמה לחיצה. |
טבילה Sn | באמבט כימי ללא חשמל, שכבה דקה לבנה של פח מתמקמת ישירות על נחושת של לוחות מעגלים כמחסום למניעת חמצון. | 25 מיקרון (0.7 מיקרומטר)-60 מיקרון (1.5 מיקרומטר) | הטוב ביותר עבור טכנולוגיית התאמה לעיתונות;עלות תועלת;מישורית;יכולת הלחמה מצוינת (כשהיא טריה) ואמינות;שְׁטִיחוּת | ירידה ביכולת ההלחמה עם טמפרטורות ומחזורים גבוהים;פח חשוף בהרכבה הסופית עלול להרוס;טיפול בבעיות;פח ויסקרינג;לא מתאים ל-PTH;מכיל Thiourea, חומר מסרטן ידוע. | ממליץ להפקות בכמות גדולה;טוב למיקום SMD, BGA;הטוב ביותר עבור התאמה לחיצה ומטוסים אחוריים;לא מומלץ עבור PTH, מתגי מגע ושימוש עם מסכות מתקלפות |
טבלה 2 הערכה של מאפיינים אופייניים של גימורי משטח PCB מודרניים בייצור וביישום
ייצור של גימורי השטח הנפוצים ביותר בשימוש | |||||||||
נכסים | ENIG | ENEPIG | זהב רך | זהב קשה | IAg | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
פּוֹפּוּלָרִיוּת | גָבוֹהַ | נָמוּך | נָמוּך | נָמוּך | בינוני | נָמוּך | נָמוּך | גָבוֹהַ | בינוני |
עלות תהליך | גבוה (1.3x) | גבוה (2.5x) | הגבוה ביותר (3.5x) | הגבוה ביותר (3.5x) | בינוני (1.1x) | בינוני (1.1x) | נמוך (1.0x) | נמוך (1.0x) | הנמוך ביותר (0.8x) |
לְהַפְקִיד | טְבִילָה | טְבִילָה | אלקטרוליטי | אלקטרוליטי | טְבִילָה | טְבִילָה | טְבִילָה | טְבִילָה | טְבִילָה |
חיי מדף | ארוך | ארוך | ארוך | ארוך | בינוני | בינוני | ארוך | ארוך | קצר |
תואם RoHS | כן | כן | כן | כן | כן | כן | No | כן | כן |
מישוריות משטחית עבור SMT | מְעוּלֶה | מְעוּלֶה | מְעוּלֶה | מְעוּלֶה | מְעוּלֶה | מְעוּלֶה | עני | טוֹב | מְעוּלֶה |
נחושת חשופה | No | No | No | כן | No | No | No | No | כן |
טיפול | נוֹרמָלִי | נוֹרמָלִי | נוֹרמָלִי | נוֹרמָלִי | קריטי | קריטי | נוֹרמָלִי | נוֹרמָלִי | קריטי |
מאמץ תהליך | בינוני | בינוני | גָבוֹהַ | גָבוֹהַ | בינוני | בינוני | בינוני | בינוני | נָמוּך |
יכולת עיבוד מחדש | No | No | No | No | כן | לא מוצע | כן | כן | כן |
מחזורים תרמיים נדרשים | מרובות | מרובות | מרובות | מרובות | מרובות | 2-3 | מרובות | מרובות | 2 |
סוגיית שפם | No | No | No | No | No | כן | No | No | No |
הלם תרמי (PCB MFG) | נָמוּך | נָמוּך | נָמוּך | נָמוּך | מאוד נמוך | מאוד נמוך | גָבוֹהַ | גָבוֹהַ | מאוד נמוך |
התנגדות נמוכה / מהירות גבוהה | No | No | No | No | כן | No | No | No | לא |
יישומים של גימורי השטח הנפוצים ביותר בשימוש | |||||||||
יישומים | ENIG | ENEPIG | זהב רך | זהב קשה | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
נוקשה | כן | כן | כן | כן | כן | כן | כן | כן | כן |
לְהַגמִישׁ | מוגבל | מוגבל | כן | כן | כן | כן | כן | כן | כן |
Flex-Rigid | כן | כן | כן | כן | כן | כן | כן | כן | לא מועדף |
פיין פיץ' | כן | כן | כן | כן | כן | כן | לא מועדף | לא מועדף | כן |
BGA & μBGA | כן | כן | כן | כן | כן | כן | לא מועדף | לא מועדף | כן |
יכולת הלחמה מרובה | כן | כן | כן | כן | כן | כן | כן | כן | מוגבל |
Flip Chip | כן | כן | כן | כן | כן | כן | No | No | כן |
לחץ על התאמה | מוגבל | מוגבל | מוגבל | מוגבל | כן | מְעוּלֶה | כן | כן | מוגבל |
דרך חור | כן | כן | כן | כן | כן | No | No | No | No |
חיבור חוט | כן (אל) | כן (אל, או) | כן (אל, או) | כן (אל) | משתנה (אל) | No | No | No | כן (אל) |
יכולת הרטבה של הלחמה | טוֹב | טוֹב | טוֹב | טוֹב | טוב מאוד | טוֹב | עני | עני | טוֹב |
שלמות מפרק הלחמה | טוֹב | טוֹב | עני | עני | מְעוּלֶה | טוֹב | טוֹב | טוֹב | טוֹב |
חיי המדף הם מרכיב קריטי שעליך לשקול בעת ביצוע לוחות הזמנים של הייצור שלך.חיי מדףהוא החלון התפעולי המעניק לגימור יכולת ריתוך מלאה של PCB.זה חיוני לוודא שכל ה-PCB שלך מורכבים במהלך חיי המדף.בנוסף לחומר ולתהליך שיוצרים גימורים משטחים, חיי המדף של הגימור מושפעים מאודעל ידי אריזה ואחסון PCB.הקפדה על מתודולוגיית האחסון הנכונה המוצעת על ידי הנחיות IPC-1601 תשמור על הריתוך והאמינות של הגימורים.
טבלה 3 השוואת חיי מדף בין גימורי משטח פופולריים של PCB
| SHEL LIFE טיפוסי | חיי מדף מוצעים | סיכוי לעיבוד מחדש |
HASL-LF | 12 חודשים | 12 חודשים | כן |
OSP | 3 חודשים | 1 חודשים | כן |
ENIG | 12 חודשים | 6 חודשים | לא* |
ENEPIG | 6 חודשים | 6 חודשים | לא* |
Ni/Au אלקטרוליטי | 12 חודשים | 12 חודשים | NO |
IAg | 6 חודשים | 3 חודשים | כן |
ISn | 6 חודשים | 3 חודשים | כן** |
* עבור גימור ENIG ו-ENEPIG זמין מחזור הפעלה מחדש לשיפור הרטיבות פני השטח וחיי מדף.
** לא מוצע עיבוד כימי של פח.
חזורלבלוגים
זמן פרסום: 16 בנובמבר 2022