Hur man väljer ytfinish för din PCB-design
Ⅱ Utvärdering och jämförelse
Postad: 16 november 2022
Kategorier: Bloggar
Taggar: pcb,pcba,PCb montering,PCB-tillverkning, PCb ytfinish
Det finns många tips om ytfinish, som blyfri HASL har problem med att ha en jämn planhet.Elektrolytisk Ni/Au är riktigt dyr och om för mycket guld avsätts på dynan kan det leda till spröda lödfogar.Nedsänkt tenn har försämrad lödbarhet efter exponering för flera värmecykler, som i en PCBA-återflödesprocess på ovan- och undersidan, etc.. Skillnaderna mellan ovanstående ytfinish behövde vara tydligt medvetna.Tabellen nedan visar en grov utvärdering av de ofta applicerade ytfinishen på kretskort.
Tabell 1 Kort beskrivning av tillverkningsprocessen, betydande för- och nackdelar och typiska tillämpningar av populära blyfria ytfinishar av PCB
| PCB ytfinish | Bearbeta | Tjocklek | Fördelar | Nackdelar | Typiska Användningsområden |
| Blyfri HASL | PCB-skivor är nedsänkta i ett smält tennbad och blåstes sedan av varmluftsknivar för att ta bort platta klappar och överflödigt lod. | 30 µin (1 µm) -1500 µin (40 µm) | God lödbarhet;Allmänt tillgänglig;Kan repareras/omarbetas;Lång hylla lång | Ojämna ytor;Värmechock;Dålig vätning;Löd bro;Pluggade PTH:er. | Allmänt tillämplig;Lämplig för större dynor och avstånd;Inte lämplig för HDI med <20 mil (0,5 mm) fin stigning och BGA;Inte bra för PTH;Inte lämplig för tjock koppar PCB;Typiskt, applikation: Kretskort för elektrisk testning, handlödning, viss högpresterande elektronik såsom flyg- och militärutrustning. |
| OSP | Kemisk applicering av en organisk förening på skivans yta och bildar ett organiskt metallskikt för att skydda exponerad koppar från rost. | 46 µin (1,15 µm)-52 µin (1,3 µm) | Låg kostnad;Dynor är enhetliga och platta;God lödbarhet;Kan kombineras med andra ytfinish;Processen är enkel;Kan omarbetas (inne i verkstaden). | Känslig för hantering;Kort hållbarhet.Mycket begränsad lödspridning;Lödbarhetsförsämring med förhöjda temperaturer och cykler;Icke ledande;Svårt att inspektera, IKT-sond, jonisk och presspassningsproblem | Allmänt tillämplig;Väl lämpad för SMT/fina stigningar/BGA/små komponenter;Servera brädor;Inte bra för PTH;Ej lämplig för crimpteknik |
| ENIG | En kemisk process som pläterar den exponerade kopparn med nickel och guld, så den består av ett dubbelskikt av metallisk beläggning. | 2 µin (0,05 µm) – 5 µin (0,125 µm) guld över 120 µin (3 µm) – 240 µin (6 µm) nickel | Utmärkt lödbarhet;Dynor är platta och enhetliga;Al tråd böjbarhet;Lågt kontaktmotstånd;Lång hållbarhetstid;Bra korrosionsbeständighet och hållbarhet | "Black Pad" oro;Signalförlust för signalintegritetstillämpningar;oförmögen att omarbeta | Utmärkt för montering av fin stigning och komplex ytmontering (BGA, QFP…);Utmärkt för flera typer av lödning;Föredraget för PTH, presspassning;Trådbindbar;Rekommenderas för PCB med hög tillförlitlighet applikationer såsom flyg, militär, medicinska och avancerade konsumenter, etc.;Rekommenderas inte för pekplattor. |
| Elektrolytisk Ni/Au (mjukt guld) | 99,99% ren – 24 karat guld appliceras över nickelskiktet genom en elektrolytisk process före lödmask. | 99,99 % rent guld, 24 karat 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) över 100 µin (2,5 µm) -200 µin (5 µm) nickel | Hård, hållbar yta;Stor ledningsförmåga;Flathet;Al tråd böjbarhet;Lågt kontaktmotstånd;Lång hållbarhet | Dyr;Au sprödhet om för tjock;Layoutbegränsningar;Extra bearbetning/arbetsintensiv;Inte lämplig för lödning;Beläggningen är inte enhetlig | Används huvudsakligen i tråd (Al & Au) limning i chippaket som COB (Chip on Board) |
| Elektrolytisk Ni/Au (hårt guld) | 98% rent – 23 karat guld med härdare tillsatta i pläteringsbadet applicerat över nickelskiktet genom en elektrolytisk process. | 98 % rent guld, 23 karat 30 µin(0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) över 100 µin (2,5 µm) -150 µin (4 µm) nickel | Utmärkt lödbarhet;Dynor är platta och enhetliga;Al tråd böjbarhet;Lågt kontaktmotstånd;Omarbetbar | Nedsmutsning (hantering & lagring) korrosion i miljö med hög svavelhalt;Minskad leveranskedja för att stödja denna finish;Kort driftfönster mellan monteringsstegen. | Används huvudsakligen för elektrisk sammankoppling som kantkontakter (guldfinger), IC-bärarkort (PBGA/FCBGA/FCCSP...), tangentbord, batterikontakter och vissa testplattor, etc. |
| Immersion Ag | ett silverskikt avsätts på kopparytan genom en strömlös pläteringsprocess efter etsning men före lödmask | 5 µin (0,12 µm) -20 µin (0,5 µm) | Utmärkt lödbarhet;Dynor är platta och enhetliga;Al tråd böjbarhet;Lågt kontaktmotstånd;Omarbetbar | Nedsmutsning (hantering & lagring) korrosion i miljö med hög svavelhalt;Minskad leveranskedja för att stödja denna finish;Kort driftfönster mellan monteringsstegen. | Ekonomiskt alternativ till ENIG för fina spår och BGA;Idealisk för höghastighetssignalapplikationer;Bra för membranomkopplare, EMI-skärmning och aluminiumtrådbindning;Lämplig för presspassning. |
| Immersion Sn | I ett strömlöst kemikaliebad avsätts ett vitt tunt lager av tenn direkt på koppar på kretskort som en barriär för att undvika oxidation. | 25 µin (0,7 µm)-60 µin (1,5 µm) | Bäst för presspassningsteknik;Kostnadseffektiv;Planar;Utmärkt lödbarhet (när det är färskt) och tillförlitlighet;Flathet | Lödbarhetsförsämring med förhöjda temperaturer och cykler;Exponerat plåt vid slutmontering kan korrodera;Hantering av frågor;Tenn Wiskering;Ej lämplig för PTH;Innehåller tiokarbamid, ett känt cancerframkallande ämne. | Rekommenderas för stora mängder produktioner;Bra för SMD-placering, BGA;Bäst för presspassning och bakplan;Rekommenderas inte för PTH, kontaktbrytare och användning med avdragbara masker |
Tabell 2 En utvärdering av typiska egenskaper hos moderna PCB ytfinishar vid produktion och applikation
| Tillverkning av de vanligaste ytbehandlingarna | |||||||||
| Egenskaper | ENIG | ENEPIG | Mjukt guld | Hårt guld | Iag | ISn | HASL | HASL- LF | OSP |
| Popularitet | Hög | Låg | Låg | Låg | Medium | Låg | Låg | Hög | Medium |
| Processkostnad | Hög (1,3x) | Hög (2,5x) | Högst (3,5x) | Högst (3,5x) | Medium (1,1x) | Medium (1,1x) | Låg (1,0x) | Låg (1,0x) | Lägst (0,8x) |
| Deposition | Nedsänkning | Nedsänkning | Elektrolytisk | Elektrolytisk | Nedsänkning | Nedsänkning | Nedsänkning | Nedsänkning | Nedsänkning |
| Hållbarhetstid | Lång | Lång | Lång | Lång | Medium | Medium | Lång | Lång | Kort |
| RoHS-kompatibel | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | No | Ja | Ja |
| Ytplanaritet för SMT | Excellent | Excellent | Excellent | Excellent | Excellent | Excellent | Fattig | Bra | Excellent |
| Exponerad koppar | No | No | No | Ja | No | No | No | No | Ja |
| Hantering | Vanligt | Vanligt | Vanligt | Vanligt | Kritisk | Kritisk | Vanligt | Vanligt | Kritisk |
| Processansträngning | Medium | Medium | Hög | Hög | Medium | Medium | Medium | Medium | Låg |
| Omarbetningskapacitet | No | No | No | No | Ja | Inte föreslagit | Ja | Ja | Ja |
| Erforderliga termiska cykler | flera olika | flera olika | flera olika | flera olika | flera olika | 2-3 | flera olika | flera olika | 2 |
| Morrhårsfråga | No | No | No | No | No | Ja | No | No | No |
| Termisk chock (PCB MFG) | Låg | Låg | Låg | Låg | Väldigt låg | Väldigt låg | Hög | Hög | Väldigt låg |
| Lågt motstånd / hög hastighet | No | No | No | No | Ja | No | No | No | N/A |
| Användning av de vanligaste ytfinishen | |||||||||
| Ansökningar | ENIG | ENEPIG | Mjukt guld | Hårt guld | Iag | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Stel | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja |
| Böja | Begränsad | Begränsad | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja |
| Flex-styv | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Inte att föredra |
| Fin Pitch | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Inte att föredra | Inte att föredra | Ja |
| BGA & μBGA | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Inte att föredra | Inte att föredra | Ja |
| Multipel lödbarhet | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Begränsad |
| Flip chip | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | No | No | Ja |
| Tryck på Anpassa | Begränsad | Begränsad | Begränsad | Begränsad | Ja | Excellent | Ja | Ja | Begränsad |
| Genom hål | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | No | No | No | No |
| Trådbindning | Ja (Al) | Ja (Al, Au) | Ja (Al, Au) | Ja (Al) | Variabel (Al) | No | No | No | Ja (Al) |
| Lödvätbarhet | Bra | Bra | Bra | Bra | Mycket bra | Bra | Fattig | Fattig | Bra |
| Lödfogsintegritet | Bra | Bra | Fattig | Fattig | Excellent | Bra | Bra | Bra | Bra |
Hållbarheten är en kritisk faktor som du måste tänka på när du gör dina tillverkningsscheman.Hållbarhetstidär det operativa fönstret som ger ytbehandlingen en fullständig PCB-svetsbarhet.Det är viktigt att se till att alla dina PCB är monterade inom hållbarhetstiden.Förutom material och process som gör ytfinishen, påverkas ytbehandlingens hållbarhet starktgenom PCB förpackning och lagring.Att strikt ansöka om rätt lagringsmetodik som föreslagits av IPC-1601 riktlinjer kommer att bevara ytornas svetsbarhet och tillförlitlighet.
Tabell 3 Hållbarhet Jämförelse mellan populära ytfinishar av PCB
|
| Typiskt SHEL LIFE | Föreslagen hållbarhetstid | Omarbeta chans |
| HASL-LF | 12 månader | 12 månader | JA |
| OSP | 3 månader | 1 månader | JA |
| ENIG | 12 månader | 6 månader | NEJ* |
| ENEPIG | 6 månader | 6 månader | NEJ* |
| Elektrolytisk Ni/Au | 12 månader | 12 månader | NO |
| Iag | 6 månader | 3 månader | JA |
| ISn | 6 månader | 3 månader | JA** |
* För ENIG och ENEPIG efterbehandling finns en reaktiveringscykel för att förbättra ytvätbarhet och hållbarhet.
** Kemisk tennbearbetning rekommenderas inte.
Tillbakatill bloggar
Posttid: 2022-nov-16
