วิธีเลือกการตกแต่งพื้นผิวสำหรับการออกแบบ PCB ของคุณ
Ⅱ การประเมินและการเปรียบเทียบ
มีเคล็ดลับมากมายเกี่ยวกับการตกแต่งพื้นผิว เช่น HASL ไร้สารตะกั่วมีปัญหาในการมีความเรียบสม่ำเสมอElectrolytic Ni/Au มีราคาแพงมาก และหากมีทองคำสะสมอยู่บนแผ่นมากเกินไป อาจทำให้ข้อต่อโลหะบัดกรีเปราะได้ดีบุกแช่มีการเสื่อมสภาพของความสามารถในการบัดกรีหลังจากสัมผัสกับรอบความร้อนหลายครั้ง เช่นในกระบวนการรีโฟลว์ PCBA ที่ด้านบนและด้านล่าง ฯลฯ จำเป็นต้องทราบถึงความแตกต่างของพื้นผิวด้านบนข้างต้นอย่างชัดเจนตารางด้านล่างแสดงการประเมินคร่าวๆ สำหรับพื้นผิวสำเร็จของแผงวงจรพิมพ์ที่ใช้บ่อย
ตารางที่ 1 คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับกระบวนการผลิต ข้อดีและข้อเสียที่สำคัญ และการใช้งานทั่วไปของพื้นผิว PCB ที่ปราศจากสารตะกั่วยอดนิยม
| พื้นผิว PCB เสร็จสิ้น | กระบวนการ | ความหนา | ข้อดี | ข้อเสีย | การใช้งานทั่วไป |
| HASL ไร้สารตะกั่ว | บอร์ด PCB ถูกแช่อยู่ในอ่างดีบุกหลอมเหลว จากนั้นจึงเป่าด้วยมีดลมร้อนเพื่อตบแบนและขจัดบัดกรีส่วนเกิน | 30µin(1µm) -1500µin(40µm) | ความสามารถในการบัดกรีที่ดีสามารถใช้ได้อย่างกว้างขวาง;สามารถซ่อมแซม/ทำใหม่ได้ชั้นวางยาวยาว | พื้นผิวไม่เรียบช็อกความร้อน;การทำให้เปียกไม่ดีสะพานประสาน;PTH ที่เสียบอยู่ | ใช้กันอย่างแพร่หลาย;เหมาะสำหรับแผ่นอิเล็กโทรดและระยะห่างที่ใหญ่กว่าไม่เหมาะสำหรับ HDI ที่มีระยะพิทช์ละเอียด <20 มิลลิเมตร (0.5 มม.) และ BGA;ไม่ดีสำหรับ PTH;ไม่เหมาะสำหรับ PCB ทองแดงหนาโดยทั่วไป การใช้งาน: แผงวงจรสำหรับการทดสอบทางไฟฟ้า การบัดกรีด้วยมือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูงบางชนิด เช่น การบินและอวกาศและอุปกรณ์ทางทหาร |
| สสส | การใช้สารประกอบอินทรีย์ทางเคมีกับพื้นผิวกระดานซึ่งสร้างชั้นโลหะอินทรีย์เพื่อปกป้องทองแดงที่ถูกเปิดเผยจากสนิม | 46µin (1.15µm)-52µin(1.3µm) | ราคาถูก;แผ่นรองมีความสม่ำเสมอและแบนบัดกรีได้ดีสามารถใช้ร่วมกับพื้นผิวอื่นๆ ได้กระบวนการนั้นง่ายสามารถนำกลับมาทำใหม่ได้ (ภายในเวิร์กช็อป) | ไวต่อการจัดการ;อายุการเก็บรักษาสั้นการแพร่กระจายของบัดกรีที่จำกัดมากการย่อยสลายความสามารถในการบัดกรีด้วยอุณหภูมิและรอบที่สูงขึ้นที่ไม่นำไฟฟ้า;ยากต่อการตรวจสอบ, หัววัด ICT, ข้อกังวลเกี่ยวกับไอออนิกและการสวมอัด | ใช้กันอย่างแพร่หลาย;เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ SMT/ระยะพิทช์ละเอียด/BGA/ส่วนประกอบขนาดเล็กเสิร์ฟกระดาน;ไม่ดีสำหรับ PTH;ไม่เหมาะกับเทคโนโลยีการย้ำ |
| อีนิก | กระบวนการทางเคมีที่ชุบทองแดงที่สัมผัสด้วยนิกเกิลและทอง ดังนั้นจึงประกอบด้วยการเคลือบโลหะสองชั้น | 2µin (0.05µm)– 5µin (0.125µm) ของทองคำมากกว่า 120µin (3µm)– 240µin (6µm) ของนิกเกิล | ความสามารถในการบัดกรีที่ดีเยี่ยมแผ่นรองมีความเรียบและสม่ำเสมอความสามารถในการดัดงอของลวดอัลความต้านทานการสัมผัสต่ำอายุการเก็บรักษานานทนต่อการกัดกร่อนและความทนทานได้ดี | ความกังวลเรื่อง “แผ่นดำ”;การสูญเสียสัญญาณสำหรับการใช้งานความสมบูรณ์ของสัญญาณไม่สามารถทำงานซ้ำได้ | ยอดเยี่ยมสำหรับการประกอบระยะพิทช์ละเอียดและการวางตำแหน่งยึดบนพื้นผิวที่ซับซ้อน (BGA, QFP…);ยอดเยี่ยมสำหรับการบัดกรีหลายประเภทควรใช้ PTH แบบกดพอดีลวดผูกมัด;แนะนำสำหรับ PCB ที่มีการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง เช่น ผู้บริโภคด้านการบินและอวกาศ การทหาร การแพทย์ และระดับไฮเอนด์ ฯลฯไม่แนะนำสำหรับทัชแพด |
| Electrolytic Ni/Au (ทองอ่อน) | บริสุทธิ์ 99.99% – ทองคำ 24 กะรัต ทาบนชั้นนิกเกิลผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ก่อนบัดกรี | ทองคำบริสุทธิ์ 99.99%, 24 กะรัต 30µin (0.8µm) -50µin (1.3µm) มากกว่า 100µin (2.5µm) -200µin (5µm) ของนิกเกิล | พื้นผิวแข็งและทนทานการนำที่ดี;ความเรียบ;ความสามารถในการดัดงอของลวดอัลความต้านทานการสัมผัสต่ำอายุการเก็บรักษายาวนาน | แพง;Au embrittlement ถ้าหนาเกินไป;ข้อจำกัดของโครงร่างการประมวลผลพิเศษ/แรงงานเข้มข้นไม่เหมาะสำหรับการบัดกรีการเคลือบไม่สม่ำเสมอ | ส่วนใหญ่ใช้ในการเชื่อมลวด (Al & Au) ในแพ็คเกจชิป เช่น COB (Chip on Board) |
| Electrolytic Ni/Au (ทองคำแข็ง) | ทองคำบริสุทธิ์ 98% – ทองคำ 23 กะรัตพร้อมสารเพิ่มความแข็งลงในอ่างชุบที่ทาบนชั้นนิกเกิลผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ | ทองคำบริสุทธิ์ 98%, 23 กะรัต30µin(0.8µm) -50µin(1.3µm) มากกว่า 100µin(2.5µm) -150µin(4µm) ของนิกเกิล | ความสามารถในการบัดกรีที่ดีเยี่ยมแผ่นรองมีความเรียบและสม่ำเสมอความสามารถในการดัดงอของลวดอัลความต้านทานการสัมผัสต่ำนำกลับมาทำใหม่ได้ | ทำให้เสื่อมเสีย (การจัดการและการจัดเก็บ) การกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีกำมะถันสูงลดตัวเลือกห่วงโซ่อุปทานเพื่อรองรับการตกแต่งนี้ระยะเวลาการทำงานสั้นระหว่างขั้นตอนการประกอบ | ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้า เช่น ขั้วต่อขอบ (นิ้วทอง), บอร์ดพาหะ IC (PBGA/FCBGA/FCCSP...) , คีย์บอร์ด, หน้าสัมผัสแบตเตอรี่ และแผ่นทดสอบบางแผ่น ฯลฯ |
| การแช่ Ag | ชั้นเงินจะถูกสะสมบนพื้นผิวทองแดงโดยผ่านกระบวนการชุบแบบไม่ใช้ไฟฟ้าหลังจากการกัดเซาะ แต่ก่อนที่จะบัดกรี | 5µin(0.12µm) -20µin(0.5µm) | ความสามารถในการบัดกรีที่ดีเยี่ยมแผ่นรองมีความเรียบและสม่ำเสมอความสามารถในการดัดงอของลวดอัลความต้านทานการสัมผัสต่ำนำกลับมาทำใหม่ได้ | ทำให้เสื่อมเสีย (การจัดการและการจัดเก็บ) การกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีกำมะถันสูงลดตัวเลือกห่วงโซ่อุปทานเพื่อรองรับการตกแต่งนี้ระยะเวลาการทำงานสั้นระหว่างขั้นตอนการประกอบ | ทางเลือกที่ประหยัดแทน ENIG สำหรับ Fine Traces และ BGA;เหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้สัญญาณความเร็วสูงเหมาะสำหรับสวิตช์เมมเบรน ป้องกัน EMI และการเชื่อมลวดอลูมิเนียมเหมาะสำหรับใส่แบบกด |
| การแช่ Sn | ในอ่างเคมีแบบไม่ใช้ไฟฟ้า ชั้นดีบุกบางๆ สีขาวจะสะสมโดยตรงบนทองแดงของแผงวงจร เพื่อเป็นอุปสรรคในการหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชัน | 25µin (0.7µm)-60µin(1.5µm) | ดีที่สุดสำหรับเทคโนโลยีแบบสวมอัดคุ้มค่า;ระนาบ;ความสามารถในการบัดกรีที่ดีเยี่ยม (เมื่อสด) และความน่าเชื่อถือความเรียบ | การย่อยสลายความสามารถในการบัดกรีด้วยอุณหภูมิและรอบที่สูงขึ้นดีบุกที่ถูกเปิดเผยในการประกอบขั้นสุดท้ายสามารถเกิดการกัดกร่อนได้การจัดการปัญหา;ดีบุก วิสเคอริง;ไม่เหมาะสำหรับ PTH;มีส่วนผสมของไทโอยูเรีย ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็ง | แนะนำสำหรับการผลิตจำนวนมากเหมาะสำหรับการวางตำแหน่ง SMD, BGA;ดีที่สุดสำหรับการอัดพอดีและแบ็คเพลนไม่แนะนำสำหรับ PTH สวิตช์สัมผัส และการใช้งานกับหน้ากากแบบลอกออกได้ |
ตารางที่ 2 การประเมินคุณสมบัติทั่วไปของพื้นผิว PCB ที่ทันสมัยในการผลิตและการใช้งาน
| การผลิตสารเคลือบพื้นผิวที่ใช้กันทั่วไป | |||||||||
| คุณสมบัติ | อีนิก | เอเนปิก | ทองอ่อน | ทองแข็ง | ไอเอก | ไอเอส | ฮาสแอล | ฮาส-แอลเอฟ | สสส |
| ความนิยม | สูง | ต่ำ | ต่ำ | ต่ำ | ปานกลาง | ต่ำ | ต่ำ | สูง | ปานกลาง |
| ต้นทุนกระบวนการ | สูง (1.3x) | สูง (2.5x) | สูงสุด (3.5x) | สูงสุด (3.5x) | ปานกลาง (1.1x) | ปานกลาง (1.1x) | ต่ำ (1.0x) | ต่ำ (1.0x) | ต่ำสุด (0.8x) |
| เงินฝาก | การแช่ | การแช่ | อิเล็กโทรไลต์ | อิเล็กโทรไลต์ | การแช่ | การแช่ | การแช่ | การแช่ | การแช่ |
| อายุการเก็บรักษา | ยาว | ยาว | ยาว | ยาว | ปานกลาง | ปานกลาง | ยาว | ยาว | สั้น |
| เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | No | ใช่ | ใช่ |
| ระนาบร่วมของพื้นผิวสำหรับ SMT | ยอดเยี่ยม | ยอดเยี่ยม | ยอดเยี่ยม | ยอดเยี่ยม | ยอดเยี่ยม | ยอดเยี่ยม | ยากจน | ดี | ยอดเยี่ยม |
| ทองแดงที่เปิดเผย | No | No | No | ใช่ | No | No | No | No | ใช่ |
| การจัดการ | ปกติ | ปกติ | ปกติ | ปกติ | วิกฤต | วิกฤต | ปกติ | ปกติ | วิกฤต |
| ความพยายามในกระบวนการ | ปานกลาง | ปานกลาง | สูง | สูง | ปานกลาง | ปานกลาง | ปานกลาง | ปานกลาง | ต่ำ |
| ความจุการทำงานซ้ำ | No | No | No | No | ใช่ | ไม่แนะนำ | ใช่ | ใช่ | ใช่ |
| วงจรความร้อนที่จำเป็น | หลายรายการ | หลายรายการ | หลายรายการ | หลายรายการ | หลายรายการ | 2-3 | หลายรายการ | หลายรายการ | 2 |
| ปัญหามัสสุ | No | No | No | No | No | ใช่ | No | No | No |
| ช็อกความร้อน (PCB MFG) | ต่ำ | ต่ำ | ต่ำ | ต่ำ | ต่ำมาก | ต่ำมาก | สูง | สูง | ต่ำมาก |
| ความต้านทานต่ำ / ความเร็วสูง | No | No | No | No | ใช่ | No | No | No | ไม่มี |
| การใช้งานพื้นผิวสำเร็จรูปที่ใช้บ่อยที่สุด | |||||||||
| การใช้งาน | อีนิก | เอเนปิก | ทองอ่อน | ฮาร์ดโกลด์ | ไอเอก | ไอเอส | ฮาสแอล | LF-HASL | สสส |
| แข็ง | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ |
| ดิ้น | ถูกจำกัด | ถูกจำกัด | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ |
| Flex-แข็ง | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ไม่เป็นที่ต้องการ |
| สนามวิจิตร | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ไม่เป็นที่ต้องการ | ไม่เป็นที่ต้องการ | ใช่ |
| บีจีเอ และ ไมโครบีจีเอ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ไม่เป็นที่ต้องการ | ไม่เป็นที่ต้องการ | ใช่ |
| ความสามารถในการบัดกรีได้หลายแบบ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ถูกจำกัด |
| พลิกชิป | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | No | No | ใช่ |
| กดพอดี | ถูกจำกัด | ถูกจำกัด | ถูกจำกัด | ถูกจำกัด | ใช่ | ยอดเยี่ยม | ใช่ | ใช่ | ถูกจำกัด |
| ทะลุผ่านรู | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | No | No | No | No |
| การติดลวด | ใช่ (อัล) | ใช่ (อัล, อู) | ใช่ (อัล, อู) | ใช่ (อัล) | ตัวแปร (อัล) | No | No | No | ใช่ (อัล) |
| ความสามารถในการเปียกของบัดกรี | ดี | ดี | ดี | ดี | ดีมาก | ดี | ยากจน | ยากจน | ดี |
| ความสมบูรณ์ของข้อต่อประสาน | ดี | ดี | ยากจน | ยากจน | ยอดเยี่ยม | ดี | ดี | ดี | ดี |
อายุการเก็บรักษาเป็นองค์ประกอบสำคัญที่คุณต้องพิจารณาเมื่อจัดทำตารางการผลิตอายุการเก็บรักษาเป็นหน้าต่างการทำงานที่ช่วยให้การตกแต่งมีความสามารถในการเชื่อม PCB ได้อย่างสมบูรณ์จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องแน่ใจว่า PCB ทั้งหมดของคุณประกอบภายในอายุการเก็บรักษานอกจากวัสดุและกระบวนการที่ทำให้พื้นผิวสำเร็จแล้ว อายุการเก็บรักษาของผิวสำเร็จยังมีอิทธิพลอย่างมากอีกด้วยโดยบรรจุภัณฑ์และการจัดเก็บ PCBs.การใช้วิธีการจัดเก็บที่เหมาะสมอย่างเคร่งครัดซึ่งแนะนำโดยแนวทาง IPC-1601 จะช่วยรักษาความสามารถในการเชื่อมและความน่าเชื่อถือของการเคลือบ
ตารางที่ 3 การเปรียบเทียบอายุการเก็บรักษาระหว่างพื้นผิวยอดนิยมของ PCB
|
| SHEL LIFE ทั่วไป | อายุการเก็บรักษาที่แนะนำ | โอกาสการทำงานซ้ำ |
| ฮาสแอล-LF | 12 เดือน | 12 เดือน | ใช่ |
| สสส | 3 เดือน | 1 เดือน | ใช่ |
| อีนิก | 12 เดือน | 6 เดือน | เลขที่* |
| เอเนปิก | 6 เดือน | 6 เดือน | เลขที่* |
| อิเล็กโทรไลต์ Ni/Au | 12 เดือน | 12 เดือน | NO |
| ไอเอก | 6 เดือน | 3 เดือน | ใช่ |
| ไอเอส | 6 เดือน | 3 เดือน | ใช่** |
* สำหรับ ENIG และ ENEPIG จะมีรอบการเปิดใช้งานใหม่ให้เสร็จสิ้นเพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปียกของพื้นผิวและอายุการเก็บรักษา
** ไม่แนะนำให้ทำการปรับปรุงสารเคมีดีบุก
กลับไปที่บล็อก
เวลาโพสต์: 16 พ.ย.-2022
