1, Lad os først forstå: hvad er overfladebehandling egentlig løser
Bare kobber oxiderer fra det øjeblik det ætses og danner et oxidlag inden for få timer. Kernemissionen med overfladebehandling er kun to:
Beskyt kobberoverfladen mod oxidation og vulkanisering under opbevaring og svejseprocesser;
Sørg for, at loddemetal pålideligt kan fugte loddepuden under svejsning.
Disse tre procesruter opnår det samme mål på helt forskellige måder, hvilket bestemmer deres differentiering i planhed, varmebestandighed, holdbarhed og omkostninger. Husk denne sætning: der er ingen bedste overfladebehandling, kun det bedste match.
Dimension tin sprøjtning HASL immersion guld ENIG OSP
Overfladesammensætning: Tin sølv kobberlegering (blyfri), nikkellag+guldlag, organisk beskyttende film
Dårlig fladhed (med tinnoduler og menisk), ekstrem høj (≈ 0,1 μm niveau), højest
Opbevaringstid 3-12 måneder 6-12 måneder eller mere 3-6 måneder
God refluksmodstand (flere gange), fremragende (4-10 gange), dårlig (1-2 gange)
2-3 laveste niveau af tinsprøjtning med de laveste relative omkostninger
Typiske scenarie-plugins, grov afstand, kontrolpanel BGA/fin afstand, højpålidelig enkelt-pass ovn, forbruger batch board
2, ENIG (Kemisk Nikkel Guld) - Høj pålidelighed foretrækkes, men det koster noget
Procesprincip: Kemisk aflejring, deponerer først et 3-6 μm nikkellag på bart kobber som et diffusionsbarrierelag, og afsæt derefter et meget tyndt guldlag (0,05-0,1 μm) for at forhindre nikkeloxidation. Under 100 grader gennem hele processen, uden termisk stød. Selve guldlaget deltager ikke i svejsning, og svejsning danner Ni Sn intermetalliske forbindelser.
Kerne fordele
Ekstremt høj fladhed: ruhed kan kontrolleres på 0,1 µm niveau, BGA loddekugler med en afstand på 0,3 mm kan klæbes jævnt, og fine stiftkomponenter er ikke brokoblet;
Lang holdbarhed: Svejsbarheden forbliver stort set uændret i mere end 12 måneder under vakuumemballage;
Multipel reflow-modstand: kan modstå 4-10 reflow-loddecyklusser, velegnet til flere samlinger eller reparationer, med et bredt procesvindue;
Stærk korrosionsbestandighed: Guld er kemisk inert og fungerer bedre i miljøer med høj luftfugtighed og høj saltsprøjtning end tinsprøjtning, hvilket gør det til et must-have til bilelektronik, industriel kontrol, energilagring og andre scenarier.
Risici og mangler
Sort pude: Under nedsænkning i guld angriber opløsningen nikkellaget for meget, hvilket forårsager oxidation og korrosion af nikkellaget til at danne et sprødt sort lag. Udseendet kan stadig være skinnende, men styrken af loddeforbindelserne er ekstremt lav. Skjulte loddesamlinger såsom BGA/QFN er særligt farlige, og problemer tager ofte måneder eller endda år at afsløre. Nøglekontrolpunkter: pH-værdien af nedsænkningsopløsningen (bør holdes på 5,0-5,5), fosforindholdet i nikkellaget (7-10%) og guldlagets tykkelse;
Jo tykkere guldlaget er, jo bedre: for tykt guld vil opløses i loddet og danne skørt AuSn ₄, hvilket faktisk vil reducere styrken af loddeforbindelsen. IPC-4552B angiver, at nikkellaget skal være 3,0-6,0 μm, og guldlaget skal være 0,05-0,10 μm, hvilket er det optimale område efter omfattende verifikation;
Tyndt guldlag, ikke slidbestandigt: Standardguldfingre skal være belagt med hårdt guld, og sunket guld bruges til til- og frakobling af grænseflader, som normalt blotlægger kobber inden for 50 gange;
Ikke egnet til guldtrådsbinding: Nikkel vil migrere og oxidere mod guldlaget, og nikkel palladium guld (ENEPIG) skal bruges i stedet;
Høje omkostninger: Ved brug af ædelmetalguld og komplekse kemiske processer er omkostningerne omkring 2-3 gange højere end tinsprøjtning.
3, HASL (varmluftudjævning) - kongen af omkostningseffektivitet, men med klare grænser
Procesprincip: Fysisk termisk proces, PCB'et nedsænkes i smeltet tinlegering ved omkring 260 grader, og efter fjernelse blæses overskydende loddemetal væk med en højtryks varmluftskniv, hvilket efterlader en tinlegeringsbelægning ledsaget af alvorligt termisk chok. Der er bly (63Sn/37Pb, gradvist udfaset) og blyfri (SAC305, smeltepunkt ca. 217 grader).
Uerstattelige steder
Høj mekanisk styrke af loddeforbindelser: tinlaget er tykt (1-40 μm), som direkte smelter sammen med loddet under svejsning og danner en fast loddeforbindelse;
Laveste omkostninger: udstyr og materialer er mere overkommelige, modne processer og nemme reparationer;
Perfekt tilpasset til bølgelodning og plug-in-processer, plader med gennemgående hulkomponenter som hovedkomponent er stadig det mest egnede scenario.
Fatal svaghed
Dårlig fladhed: Halvmånebuede overflader og tinnoduler er iboende i processen, og BGA/QFN med en afstand på mindre end 0,5 mm er direkte udelukket. Fine afstande er tilbøjelige til brodannelse og virtuel lodning;
Højt termisk stød: Den øjeblikkelige høje temperatur på 260 grader udgør en risiko for vridning og delaminering for tynde plader (mindre end eller lig med 0,8 mm) og flerlagsplader;
Kort lagringstid: Bliklaget oxiderer betydeligt efter 3-6 måneders udsættelse for luft, og flere beskyttelser såsom vakuumpakning er påkrævet til eksportforsendelse eller langvarig lagerbeholdning.
4, OSP (organisk loddemaske) - Lav pris og høj fladhed, men smalt vindue
Procesprincip: Påfør et lag af organisk sammensat film (normalt benzimidazol) med en tykkelse på 0,2-0,5 μm på den rene kobberoverflade, og svejs ved høj temperatur for at nedbryde filmlaget, blotlagt frisk kobberoverflade og lim det med lodde. Ingen metalbelægning.
Det største salgsargument
Ekstremt lav pris (tæt på nul inkremental), den glatteste overflade og perfekt kompatibilitet med 0201 ultra små enheder og tætte BGA-stifter;
Det påvirker ikke signalimpedansen, det er en af de almindelige processer for HDI højdensitetskort, miljøvenlig og blyfri.
Indlysende begrænsninger
Korteste opbevaringsperiode: op til 6 måneder under forseglede forhold, følsomme over for fugt, og bør anvendes så hurtigt som muligt efter åbning. Håndsved og fingeraftryk kan beskadige den beskyttende film;
Begrænset tilbagesvalingsmodstand: normalt kun 2-3 gange, hvorefter den forringes;
Ikke egnet til bølgelodning og gennemhullede processer;
Kan ikke skabe kontakter, plug-in strukturer eller langtidseksponeret udstyr.
5, Vælg efter scenarie: Fire spørgsmål til at bestemme løsningen
Valgbeslutningssti (Spørg dig selv i rækkefølge)
Er der nogen komponenter eller BGA med en afstand på mindre end 0,5 mm? Udeluk tinsprøjtning;
Hvor længe skal pladen opbevares? Overskridelse af 6 måneder → udelukker OSP;
Er der krav til højfrekvente/radiofrekvensindikatorer? Prioritet bør gives til at synke sølv eller guld;
Er det et omkostningsfølsomt batchboard til forbrugere? Ja → OSP eller tinaflejring.
Typisk scenariesammenligning
BGA/fin afstand, præcisionsplade med høj tæthed → guldaflejring, den mest sikre;
Bilelektronik, medicinsk udstyr, servere, præcisionsudstyr til langtidsopgørelse → Guldaflejring (anbefalet nikkellag 4-5 μm og guldlag 0,05-0,1 μm i henhold til automotive regler);
Højfrekvens/radiofrekvens (5G-antenne, mikrobølgemodul, radar) → sølvnedsænkning (laveste højfrekvente tab) eller guldnedsænkning;
Stik orienteret, grov afstand, omkostningsfølsom → tinsprøjtning (strømtavle, små apparater, almindeligt industrielt styrekort);
Single pass, kortsigtet omsætning forbruger batch bord → OSP;
Fine mellemrum for at spare penge → Blikaflejring (en flad version af tinsprøjtning som et alternativ, en omkostningseffektiv mellemmulighed);
Guldfingre, stik, knapkontakter → galvaniseret hårdt guld (slidbestandigt), som ikke kan erstattes af almindeligt dykguld.
Tre almindelige misforståelser
Jo tykkere guld, der bruges til nedsænkning, jo bedre ": Overdreven tykkelse øger faktisk skørhed. Et svejseguldlag på 1-3 μ" er tilstrækkeligt, og dem, der virkelig kræver tykt guld, er kontakt som guldfingre, som bør belægges med hårdt guld;
Hvis OSP er billigt, så bør alle bruge OSP. "Når der er mange manuelle operationer på produktionslinjen, og pladerne skal sendes i partier, vil manglerne ved OSP hurtigt blive afsløret;
Overfladebehandling påvirker ikke impedansen: Overfladebehandling vil ændre tykkelsen og tabet af overfladelederen lidt, og ekstreme højfrekvente scenarier skal inkluderes i simuleringen.