1, Să înțelegem mai întâi: ce rezolvă cu adevărat tratamentul de suprafață
Cuprul gol se oxidează din momentul în care este gravat și formează un strat de oxid în câteva ore. Misiunea de bază a tratamentului de suprafață este doar două:
Protejați suprafața de cupru de oxidare și vulcanizare în timpul proceselor de depozitare și sudare;
Asigurați-vă că lipitul poate umezi în mod fiabil suportul de lipit în timpul sudării.
Aceste trei căi de proces ating același obiectiv în moduri complet diferite, ceea ce determină diferențierea lor în planeitate, rezistență la căldură, durata de stocare și cost. Amintiți-vă această propoziție: nu există cel mai bun tratament de suprafață, doar cea mai bună potrivire.
Dimensiune staniu pulverizare HASL imersie aur ENIG OSP
Compoziția suprafeței: aliaj de cupru și argint de staniu (fără plumb), strat de nichel + strat de aur, folie de protecție organică
Planeitate slabă (cu noduli de staniu și menisc), extrem de ridicată (nivel ≈ 0,1 μ m), cel mai înalt
Perioada de depozitare 3-12 luni 6-12 luni sau mai mult 3-6 luni
Rezistență bună la reflux (de mai multe ori), excelentă (de 4-10 ori), slabă (de 1-2 ori)
2-3 cel mai mic nivel de pulverizare cu staniu cu cel mai mic cost relativ
Pluginuri de scenarii tipice, spațiere grosieră, panou de control BGA/spațiere fină, cuptor cu o singură trecere de înaltă fiabilitate, placă de lot pentru consumatori
2, ENIG (Chemical Nickel Gold) - Se preferă fiabilitatea ridicată, dar are un cost
Principiul procesului: Depunerea chimică, depuneți mai întâi un strat de nichel de 3-6 μm pe cuprul gol ca strat de barieră de difuzie, apoi depuneți un strat de aur foarte subțire (0,05-0,1 μm) pentru a preveni oxidarea nichelului. Sub 100 de grade pe tot parcursul procesului, fără șoc termic. Stratul de aur în sine nu participă la sudare, iar sudarea formează compuși intermetalici Ni Sn.
Avantajele de bază
Planeitate extrem de ridicată: rugozitatea poate fi controlată la nivel de 0,1 μm, bile de lipit BGA cu o distanță de 0,3 mm pot fi lipite uniform, iar componentele pin fine nu sunt conectate;
Durată lungă de depozitare: Sudabilitatea rămâne practic neschimbată mai mult de 12 luni sub ambalare în vid;
Rezistență multiplă la reflow: poate rezista la 4-10 cicluri de lipire reflow, potrivită pentru asamblare sau reparare multiplă, cu o fereastră largă de proces;
Rezistență puternică la coroziune: aurul este inert din punct de vedere chimic și funcționează mai bine în medii cu umiditate ridicată și pulverizare de sare decât pulverizarea cu staniu, ceea ce îl face un must-have pentru electronica auto, controlul industrial, stocarea energiei și alte scenarii.
Riscuri și deficiențe
Black Pad: În timpul scufundării în aur, soluția atacă stratul de nichel în mod excesiv, provocând oxidarea și coroziunea stratului de nichel pentru a forma un strat negru fragil. Aspectul poate fi încă strălucitor, dar rezistența îmbinărilor de lipit este extrem de scăzută. Îmbinările de lipit ascunse, cum ar fi BGA/QFN, sunt deosebit de periculoase, iar problemele durează adesea luni sau chiar ani pentru a fi expuse. Puncte cheie de control: valoarea pH-ului soluției de imersie (ar trebui să fie menținută la 5,0-5,5), conținutul de fosfor al stratului de nichel (7-10%) și grosimea stratului de aur;
Cu cât stratul de aur este mai gros, cu atât mai bine: aurul prea gros se va dizolva în lipire și va forma AuSn ₄ fragil, ceea ce va reduce de fapt rezistența îmbinării de lipit. IPC-4552B specifică faptul că stratul de nichel ar trebui să fie de 3,0-6,0 μ m, iar stratul de aur să fie de 0,05-0,10 μ m, care este intervalul optim după o verificare extinsă;
Strat subțire de aur, nu rezistent la uzură: degetele standard de aur trebuie placate cu aur dur, iar aurul scufundat este folosit pentru conectarea și deconectarea interfețelor, expunând de obicei cuprul în termen de 50 de ori;
Nu este potrivit pentru lipirea sârmei de aur: nichelul va migra și se va oxida spre stratul de aur, iar în schimb trebuie utilizat aur nichel paladiu (ENEPIG);
Cost ridicat: Folosind aur de metal prețios și procese chimice complexe, costul este de aproximativ 2-3 ori mai mare decât cel al pulverizării cu staniu.
3, HASL (nivelarea cu aer cald) - regele rentabilității, dar cu limite clare
Principiul procesului: Proces termic fizic, PCB este scufundat în aliaj de staniu topit la aproximativ 260 de grade, iar după îndepărtare, excesul de lipire este eliminat cu un cuțit de aer cald de înaltă presiune, lăsând o acoperire din aliaj de staniu însoțită de șoc termic sever. Există plumb (63Sn/37Pb, eliminat treptat) și fără plumb (SAC305, punct de topire aproximativ 217 grade).
Locuri de neînlocuit
Rezistență mecanică ridicată a îmbinărilor de lipit: stratul de staniu este gros (1-40 μ m), care fuzionează direct cu lipitul în timpul sudării, formând o îmbinare de lipire fermă;
Cel mai mic cost: echipamentele și materialele de intrare sunt mai accesibile, procese mature și reparații ușoare;
Perfect adaptate la procesele de lipire prin val și de conectare, plăcile cu componente cu orificii traversante ca componentă principală sunt încă scenariul său cel mai potrivit.
Slăbiciune fatală
Planeitate slabă: suprafețele curbate semi-lună și nodulii de staniu sunt inerente procesului, iar BGA/QFN cu o distanță mai mică de 0,5 mm sunt direct excluse. Spațierea fină este predispusă la formarea de punte și lipirea virtuală;
Șoc termic ridicat: Temperatura ridicată instantanee de 260 de grade prezintă un risc de deformare și delaminare pentru plăci subțiri (mai puțin sau egală cu 0,8 mm) și plăci cu mai multe straturi;
Durată scurtă de depozitare: stratul de staniu se oxidează semnificativ după 3-6 luni de expunere la aer și sunt necesare mai multe protecții, cum ar fi ambalarea în vid, pentru expedierea la export sau inventarul pe termen lung.
4, OSP (mască de lipire organică) - Cost redus și planeitate ridicată, dar fereastră îngustă
Principiul procesului: Aplicați un strat de film de compus organic (de obicei benzimidazol) cu o grosime de 0,2-0,5 μm pe suprafața curată de cupru și sudați la temperatură ridicată pentru a descompune stratul de film, expunând suprafața proaspătă de cupru și lipindu-l cu lipire. Fara acoperire metalica.
Cel mai mare punct de vânzare
Cost extrem de redus (aproape de zero incremental), cea mai netedă suprafață și compatibilitate perfectă cu dispozitive ultra-mic 0201 și pini BGA denși;
Nu afectează impedanța semnalului, este unul dintre procesele principale pentru plăcile HDI de înaltă densitate, ecologic și fără plumb.
Limitări evidente
Cea mai scurtă perioadă de păstrare: până la 6 luni în condiții de etanșare, sensibil la umiditate și trebuie utilizat cât mai curând posibil după deschidere. Transpirația mâinilor și amprentele pot deteriora folia de protecție;
Rezistență limitată la reflux: de obicei doar de 2-3 ori, după care se deteriorează;
Nu este potrivit pentru procesele de lipire prin val și prin găuri;
Nu se pot face contacte, structuri plug-in sau echipamente expuse pe termen lung.
5, Selectați după scenariu: Patru întrebări pentru a determina soluția
Calea deciziei de selecție (întreabați-vă în ordine)
Există componente sau BGA cu o distanță mai mică de 0,5 mm? Excludeți pulverizarea cu tablă;
Cât timp trebuie păstrată placa? Depășește 6 luni → excluderea OSP;
Există cerințe pentru indicatorii de înaltă frecvență/radiofrecvență? Ar trebui să se acorde prioritate scufundării argintului sau aurului;
Este o placă de lot pentru consumatori sensibilă la costuri? Da → OSP sau depunere de staniu.
Comparație de scenarii tipice
BGA/spațiere fină, placă de precizie de înaltă densitate → depunere de aur, cea mai sigură;
Electronică auto, echipamente medicale, servere, echipamente de precizie pentru inventariere pe termen lung → Depunere de aur (strat de nichel recomandat 4-5 μm și strat de aur 0,05-0,1 μm conform reglementărilor auto);
Înaltă frecvență/radio frecvență (antenă 5G, modul de microunde, radar) → imersie în argint (cea mai mică pierdere de înaltă frecvență) sau imersie în aur;
Conectare orientată, distanță grosieră, sensibilă la costuri → pulverizare cu tablă (placă de alimentare, aparate mici, panou de control industrial obișnuit);
O singură trecere, cifră de afaceri pe termen scurt pentru consumator batchboard → OSP;
Spațiere fină pentru a economisi bani → Depunerea staniului (o versiune plată a pulverizării cu staniu ca alternativă, o opțiune de mijloc rentabilă);
Degete aurii, conectori, contacte butoane → aur dur galvanizat (rezistent la uzură), care nu poate fi înlocuit cu aur obișnuit de imersie.
Trei concepții greșite comune
Cu cât aurul folosit pentru imersie este mai gros, cu atât mai bine ": Grosimea excesivă crește de fapt fragilitatea. Un strat de aur de sudare de 1-3 μ" este suficient, iar cele care necesită cu adevărat aur gros sunt de contact ca degetele de aur, care ar trebui acoperite cu aur dur;
Dacă OSP este ieftin, atunci toată lumea ar trebui să folosească OSP. „Când sunt multe operațiuni manuale pe linia de producție și plăcile trebuie expediate în loturi, deficiențele OSP vor fi expuse rapid;
Tratamentul de suprafață nu afectează impedanța: Tratamentul de suprafață va modifica ușor grosimea și pierderea conductorului de suprafață, iar scenariile de înaltă frecvență extreme trebuie incluse în simulare.