1, Mari kita fahami dahulu: apakah rawatan permukaan benar-benar menyelesaikan
Tembaga kosong teroksida dari saat ia terukir dan membentuk lapisan oksida dalam beberapa jam. Misi teras rawatan permukaan hanya dua:
Melindungi permukaan tembaga daripada pengoksidaan dan pemvulkanan semasa penyimpanan dan proses kimpalan;
Pastikan pateri boleh membasahi pad pateri dengan pasti semasa mengimpal.
Ketiga-tiga laluan proses ini mencapai matlamat yang sama dalam cara yang sama sekali berbeza, yang menentukan pembezaan mereka dalam kerataan, rintangan haba, hayat penyimpanan dan kos. Ingat ayat ini: tiada rawatan permukaan terbaik, hanya padanan terbaik.
Penyemburan timah berdimensi HASL rendaman emas ENIG OSP
Komposisi permukaan: Aloi tembaga perak timah (tanpa plumbum), lapisan nikel+lapisan emas, filem pelindung organik
Kerataan buruk (dengan nodul timah dan meniskus), sangat tinggi (paras ≈ 0.1 μ m), tertinggi
Tempoh penyimpanan 3-12 bulan 6-12 bulan atau lebih 3-6 bulan
Rintangan refluks yang baik (berbilang kali), sangat baik (4-10 kali), lemah (1-2 kali)
2-3 tahap terendah semburan timah dengan kos relatif terendah
Pemalam senario biasa, jarak kasar, panel kawalan BGA/jarak halus, relau pas tunggal kebolehpercayaan tinggi, papan kelompok pengguna
2, ENIG (Emas Nikel Kimia) - Kebolehpercayaan yang tinggi diutamakan, tetapi datang pada kos
Prinsip proses: Pemendapan kimia, mula-mula masukkan lapisan nikel 3-6 μm pada tembaga kosong sebagai lapisan penghalang resapan, dan kemudian masukkan lapisan emas yang sangat nipis (0.05-0.1 μm) untuk mengelakkan pengoksidaan nikel. Di bawah 100 darjah sepanjang proses, tanpa kejutan haba. Lapisan emas itu sendiri tidak mengambil bahagian dalam kimpalan, dan kimpalan membentuk sebatian antara logam Ni Sn.
Kelebihan teras
Kerataan yang sangat tinggi: kekasaran boleh dikawal pada paras 0.1 μ m, bola pateri BGA dengan jarak 0.3mm boleh dipatuhi secara sekata, dan komponen pin halus tidak dirapatkan;
Hayat penyimpanan yang panjang: Kebolehkimpalan kekal pada asasnya tidak berubah selama lebih daripada 12 bulan di bawah pembungkusan vakum;
Rintangan aliran semula berbilang: boleh menahan 4-10 kitaran pematerian aliran semula, sesuai untuk pemasangan atau pembaikan berbilang, dengan tetingkap proses yang luas;
Rintangan kakisan yang kuat: Emas lengai secara kimia dan berprestasi lebih baik dalam kelembapan tinggi dan persekitaran semburan garam yang tinggi daripada penyemburan timah, menjadikannya mesti ada untuk elektronik automotif, kawalan industri, penyimpanan tenaga dan senario lain.
Risiko dan Kekurangan
Pad Hitam: Semasa rendaman dalam emas, larutan menyerang lapisan nikel secara berlebihan, menyebabkan pengoksidaan dan kakisan lapisan nikel membentuk lapisan hitam rapuh. Penampilan mungkin masih berkilat, tetapi kekuatan sambungan pateri sangat rendah. Sambungan pateri tersembunyi seperti BGA/QFN amat berbahaya, dan masalah selalunya mengambil masa berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun untuk terdedah. Titik kawalan utama: nilai pH larutan rendaman (perlu dikekalkan pada 5.0-5.5), kandungan fosforus lapisan nikel (7-10%), dan ketebalan lapisan emas;
Lebih tebal lapisan emas, lebih baik: emas yang terlalu tebal akan larut ke dalam pateri dan membentuk AuSn ₄ rapuh, yang sebenarnya akan mengurangkan kekuatan sambungan pateri. IPC-4552B menyatakan bahawa lapisan nikel hendaklah 3.0-6.0 μm dan lapisan emas hendaklah 0.05-0.10 μm, iaitu julat optimum selepas pengesahan yang meluas;
Lapisan emas nipis, tidak tahan haus: Jari emas standard mesti disadur dengan emas keras, dan emas tenggelam digunakan untuk memasang dan mencabut antara muka, biasanya mendedahkan tembaga dalam masa 50 kali;
Tidak sesuai untuk ikatan dawai emas: Nikel akan berhijrah dan teroksida ke arah lapisan emas, dan nikel paladium emas (ENEPIG) perlu digunakan sebaliknya;
Kos tinggi: Menggunakan emas logam berharga dan proses kimia yang kompleks, kosnya adalah kira-kira 2-3 kali ganda daripada penyemburan timah.
3, HASL (perataan udara panas) - raja keberkesanan kos, tetapi dengan sempadan yang jelas
Prinsip proses: Proses haba fizikal, PCB direndam dalam aloi timah cair pada kira-kira 260 darjah, dan selepas penyingkiran, pateri berlebihan diterbangkan dengan pisau udara panas tekanan tinggi, meninggalkan salutan aloi timah disertai dengan kejutan haba yang teruk. Terdapat plumbum (63Sn/37Pb, dihapuskan secara beransur-ansur) dan bebas plumbum (SAC305, takat lebur kira-kira 217 darjah ).
Tempat yang tidak boleh ditukar ganti
Kekuatan mekanikal tinggi sambungan pateri: lapisan timah tebal (1-40 μ m), yang secara langsung bercantum dengan pateri semasa mengimpal, membentuk sambungan pateri yang kukuh;
Kos terendah: input peralatan dan bahan lebih berpatutan, proses matang dan pembaikan yang mudah;
Disesuaikan dengan sempurna kepada proses pematerian gelombang dan pemalam, papan dengan komponen lubang telus sebagai komponen utama masih merupakan senario yang paling sesuai.
Kelemahan maut
Kerataan lemah: Permukaan melengkung separuh bulan dan nodul timah adalah wujud dalam proses, dan BGA/QFN dengan jarak kurang daripada 0.5mm dikecualikan secara langsung. Jarak yang halus terdedah kepada penjembatan dan pematerian maya;
Kejutan haba yang tinggi: Suhu tinggi serta-merta 260 darjah menimbulkan risiko meledingkan dan penepian untuk plat nipis (Kurang daripada atau sama dengan 0.8mm) dan plat berbilang lapisan;
Jangka hayat penyimpanan yang singkat: Lapisan timah teroksida dengan ketara selepas 3-6 bulan terdedah kepada udara, dan pelbagai perlindungan seperti pembungkusan vakum diperlukan untuk penghantaran eksport atau inventori jangka panjang.
4, OSP (topeng pateri organik) - Kos rendah dan kerataan tinggi, tetapi tingkap sempit
Prinsip proses: Sapukan lapisan filem sebatian organik (biasanya benzimidazole) dengan ketebalan 0.2-0.5 μ m pada permukaan tembaga bersih, dan kimpal pada suhu tinggi untuk mengurai lapisan filem, mendedahkan permukaan tembaga segar dan mengikatnya dengan pateri. Tiada salutan logam.
Titik jualan terbesar
Kos yang sangat rendah (hampir kepada sifar tambahan), permukaan paling licin, dan keserasian sempurna dengan peranti ultra kecil 0201 dan pin BGA padat;
Tidak menjejaskan impedans isyarat, ia adalah salah satu proses arus perdana untuk papan berketumpatan tinggi HDI, mesra alam dan bebas plumbum.
Batasan yang jelas
Tempoh penyimpanan terpendek: sehingga 6 bulan dalam keadaan tertutup, sensitif kepada kelembapan, dan harus digunakan secepat mungkin selepas dibuka. Peluh tangan dan cap jari boleh merosakkan filem pelindung;
Rintangan refluks terhad: biasanya hanya 2-3 kali, selepas itu ia merosot;
Tidak sesuai untuk pematerian gelombang dan proses melalui lubang;
Tidak boleh membuat kenalan, struktur pemalam atau peralatan terdedah jangka panjang.
5, Pilih mengikut senario: Empat soalan untuk menentukan penyelesaian
Laluan Keputusan Pemilihan (Tanya Diri Sendiri dalam Tertib)
Adakah terdapat komponen atau BGA dengan jarak kurang daripada 0.5mm? Kecualikan penyemburan timah;
Berapa lama papan perlu disimpan? Melebihi 6 bulan → menolak OSP;
Adakah terdapat sebarang keperluan untuk penunjuk frekuensi tinggi/frekuensi radio? Keutamaan harus diberikan kepada penenggelaman perak atau emas;
Adakah ia papan kelompok pengguna sensitif kos? Ya → OSP atau pemendapan timah.
Perbandingan senario biasa
BGA/jarak halus, papan ketepatan berketumpatan tinggi → pemendapan emas, yang paling selamat;
Elektronik automotif, peralatan perubatan, pelayan, peralatan ketepatan inventori jangka panjang → Pemendapan emas (lapisan nikel disyorkan 4-5 μ m dan lapisan emas 0.05-0.1 μ m mengikut peraturan automotif);
Frekuensi tinggi/frekuensi radio (antena 5G, modul gelombang mikro, radar) → rendaman perak (kehilangan frekuensi tinggi terendah) atau rendaman emas;
Palamkan berorientasikan, jarak kasar, sensitif kos → penyemburan timah (papan kuasa, peralatan kecil, papan kawalan industri biasa);
Pas tunggal, papan kumpulan pengguna pusing ganti jangka pendek → OSP;
Jarak yang baik untuk menjimatkan wang → Pemendapan timah (versi rata penyemburan timah sebagai alternatif, pilihan tengah yang menjimatkan kos);
Jari emas, penyambung, sesentuh butang → emas keras bersadur (tahan haus), yang tidak boleh digantikan dengan emas rendaman biasa.
Tiga salah tanggapan biasa
Lebih tebal emas yang digunakan untuk rendaman, lebih baik ": Ketebalan yang berlebihan sebenarnya meningkatkan kerapuhan. Lapisan emas kimpalan 1-3 μ" sudah memadai, dan yang benar-benar memerlukan emas tebal adalah sentuhan seperti jari emas, yang harus disalut dengan emas keras;
Jika OSP murah, maka semua orang harus menggunakan OSP. "Apabila terdapat banyak operasi manual pada barisan pengeluaran dan papan perlu dihantar secara berkelompok, kelemahan OSP akan terdedah dengan cepat;
Rawatan permukaan tidak menjejaskan impedans: Rawatan permukaan akan mengubah sedikit ketebalan dan kehilangan konduktor permukaan, dan senario frekuensi tinggi yang melampau perlu disertakan dalam simulasi.