Hoe u een oppervlakteafwerking kiest voor uw PCB-ontwerp
Ⅱ Evaluatie en vergelijking
Geplaatst: 16 november 2022
Categorieën: Blogs
Tags: printplaat,pcba,printplaat montage,PCB-productie, PCB-oppervlakteafwerking
Er zijn veel tips over oppervlakteafwerking, zoals loodvrij HASL heeft problemen met het hebben van een consistente vlakheid.Elektrolytisch Ni/Au is erg duur en als er te veel goud op de pad wordt afgezet, kan dit leiden tot broze soldeerverbindingen.Dompeltin heeft een verslechtering van de soldeerbaarheid na blootstelling aan meerdere hittecycli, zoals bij een PCBA-reflow-proces aan de boven- en onderkant, enz.. De verschillen tussen de bovengenoemde oppervlakteafwerkingen moesten duidelijk bekend zijn.Onderstaande tabel toont een ruwe evaluatie van de vaak toegepaste oppervlakteafwerkingen van printplaten.
Tabel 1 Korte beschrijving van het productieproces, belangrijke voor- en nadelen, en typische toepassingen van populaire loodvrije oppervlakteafwerkingen van PCB's
| PCB-oppervlakteafwerking | Proces | Dikte | Voordelen | Nadelen | typische applicaties |
| Loodvrij HASL | PCB-platen worden ondergedompeld in een gesmolten tinbad en vervolgens door heteluchtmessen geblazen voor vlakke klopjes en het verwijderen van overtollig soldeer. | 30 µin(1 µm) -1500 µin(40 µm) | Goede soldeerbaarheid;Ruim beschikbaar;Kan worden gerepareerd/herwerkt;Lange plank lang | Oneffen oppervlakken;Thermische schok;Slechte bevochtiging;Soldeerbrug;Verstopte PTH's. | Breed toepasbaar;Geschikt voor grotere pads en afstanden;Niet geschikt voor HDI met <20 mil (0,5 mm) fijne pitch en BGA;Niet goed voor PTH;Niet geschikt voor dikke koperen PCB's;Typische toepassing: printplaten voor elektrisch testen, handmatig solderen, sommige hoogwaardige elektronica zoals ruimtevaart- en militaire apparaten. |
| OSP | Het chemisch aanbrengen van een organische verbinding op het oppervlak van de plaat, waardoor een organische metaallaag ontstaat om blootliggend koper tegen roest te beschermen. | 46 µin (1,15 µm)-52 µin (1,3 µm) | Goedkoop;Pads zijn uniform en plat;Goede soldeerbaarheid;Kan gecombineerd worden met andere oppervlakteafwerkingen;Het proces is eenvoudig;Kan worden herwerkt (in de werkplaats). | Gevoelig voor handling;Korte houdbaarheid.Zeer beperkte soldeerspreiding;Verslechtering van de soldeerbaarheid bij verhoogde temperaturen en cycli;Nietgeleidend;Moeilijk te inspecteren, ICT-sonde, ionen- en perspassingsproblemen | Breed inzetbaar;Zeer geschikt voor SMT/fijne pitches/BGA/kleine componenten;Serveerplanken;Niet goed voor PTH's;Niet geschikt voor krimptechniek |
| ENIG | Een chemisch proces waarbij het blootgestelde koper wordt bedekt met nikkel en goud, zodat het bestaat uit een dubbele laag metaalcoating. | 2 µin (0,05 µm) – 5 µin (0,125 µm) goud over 120 µin (3 µm) – 240 µin (6 µm) nikkel | Uitstekende soldeerbaarheid;Pads zijn plat en uniform;Buigbaarheid van Al-draad;Lage contactweerstand;Lange houdbaarheidstermijn;Goede corrosieweerstand en duurzaamheid | “Black Pad” -zorg;Signaalverlies voor signaalintegriteitstoepassingen;niet in staat om te herwerken | Uitstekend geschikt voor montage van fijne steek en complexe plaatsing van oppervlaktemontage (BGA, QFP…);Uitstekend geschikt voor meerdere soldeertypes;Bij voorkeur voor PTH, perspassing;Met draad te verbinden;Aanbevolen voor PCB's met toepassingen met hoge betrouwbaarheid, zoals ruimtevaart, militaire, medische en high-end consumenten, enz.;Niet aanbevolen voor Touch-contactpads. |
| Elektrolytisch Ni/Au (zacht goud) | 99,99% puur – 24-karaats goud aangebracht over de nikkellaag via een elektrolytisch proces vóór het soldeermasker. | 99,99% puur goud, 24 karaat 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) over 100 µin (2,5 µm) -200 µin (5 µm) nikkel | Hard, duurzaam oppervlak;Grote geleidbaarheid;Vlakheid;Buigbaarheid van Al-draad;Lage contactweerstand;Lange houdbaarheidstermijn | Duur;Verbrossing als het te dik is;Lay-outbeperkingen;Extra verwerking/arbeidsintensief;Niet geschikt voor solderen;De coating is niet uniform | Hoofdzakelijk gebruikt bij het verbinden van draden (Al & Au) in chippakketten zoals COB (Chip on Board) |
| Elektrolytisch Ni/Au (hard goud) | 98% puur – 23-karaats goud met verharders toegevoegd aan het galvaniseerbad dat via een elektrolytisch proces over de nikkellaag wordt aangebracht. | 98% puur goud, 23 karaat 30 µin (0,8 µm) -50 µin (1,3 µm) over 100 µin (2,5 µm) -150 µin (4 µm) nikkel | Uitstekende soldeerbaarheid;Pads zijn plat en uniform;Buigbaarheid van Al-draad;Lage contactweerstand;Herwerkbaar | Aantastende (hantering en opslag) corrosie in een omgeving met hoog zwavelgehalte;Verminderde supply chain-opties om deze afwerking te ondersteunen;Kort bedieningsvenster tussen montagefasen. | Hoofdzakelijk gebruikt voor elektrische verbindingen, zoals randconnectoren (gouden vinger), IC-dragerkaarten (PBGA/FCBGA/FCCSP...), toetsenborden, batterijcontacten en enkele testpads, enz. |
| Onderdompeling Ag | een zilverlaag wordt op het koperoppervlak afgezet via een stroomloos galvaniseringsproces na het etsen maar vóór het soldeermasker | 5 µin(0,12 µm) -20 µin(0,5 µm) | Uitstekende soldeerbaarheid;Pads zijn plat en uniform;Buigbaarheid van Al-draad;Lage contactweerstand;Herwerkbaar | Aantastende (hantering en opslag) corrosie in een omgeving met hoog zwavelgehalte;Verminderde supply chain-opties om deze afwerking te ondersteunen;Kort bedieningsvenster tussen montagefasen. | Economisch alternatief voor ENIG voor fijne sporen en BGA;Ideaal voor toepassingen met hogesnelheidssignalen;Goed voor membraanschakelaars, EMI-afscherming en aluminiumdraadverbinding;Geschikt voor perspassing. |
| Onderdompeling Sn | In een stroomloos chemisch bad wordt een witte dunne laag tin rechtstreeks op het koper van printplaten afgezet als barrière om oxidatie te voorkomen. | 25 µin (0,7 µm)-60 µin (1,5 µm) | Beste voor perspassingstechnologie;Kostenefficiënt;vlak;Uitstekende soldeerbaarheid (vers) en betrouwbaarheid;Vlakheid | Verslechtering van de soldeerbaarheid met verhoogde temperaturen en cycli;Blootgesteld blik op de eindmontage kan corroderen;Afhandelen van problemen;Tin Wiskering;Niet geschikt voor PTH;Bevat Thioureum, een bekend kankerverwekkende stof. | Aanbevolen voor producties in grote hoeveelheden;Goed voor SMD-plaatsing, BGA;Beste voor perspassing en backplanes;Niet aanbevolen voor PTH, contactschakelaars en gebruik met afpelbare maskers |
Tabel 2 Een evaluatie van typische eigenschappen van moderne PCB-oppervlakteafwerkingen bij productie en toepassing
| Productie van de meest gebruikte oppervlakteafwerkingen | |||||||||
| Eigenschappen | ENIG | ENEPIG | Zacht Goud | Hard goud | IAg | ISn | HASL | HASL-LF | OSP |
| Populariteit | Hoog | Laag | Laag | Laag | Medium | Laag | Laag | Hoog | Medium |
| Proceskosten | Hoog (1,3x) | Hoog (2,5x) | Hoogste (3,5x) | Hoogste (3,5x) | Middelmatig (1,1x) | Middelmatig (1,1x) | Laag (1,0x) | Laag (1,0x) | Laagste (0,8x) |
| Borg | Onderdompeling | Onderdompeling | Elektrolytisch | Elektrolytisch | Onderdompeling | Onderdompeling | Onderdompeling | Onderdompeling | Onderdompeling |
| Houdbaarheid | Lang | Lang | Lang | Lang | Medium | Medium | Lang | Lang | Kort |
| RoHS-conformiteit | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | No | Ja | Ja |
| Oppervlaktecoplanariteit voor SMT | Uitstekend | Uitstekend | Uitstekend | Uitstekend | Uitstekend | Uitstekend | Arm | Goed | Uitstekend |
| Blootgesteld koper | No | No | No | Ja | No | No | No | No | Ja |
| Behandeling | Normaal | Normaal | Normaal | Normaal | Kritisch | Kritisch | Normaal | Normaal | Kritisch |
| Procesinspanning | Medium | Medium | Hoog | Hoog | Medium | Medium | Medium | Medium | Laag |
| Herwerkcapaciteit | No | No | No | No | Ja | Niet aangeraden | Ja | Ja | Ja |
| Vereiste thermische cycli | meerdere | meerdere | meerdere | meerdere | meerdere | 2-3 | meerdere | meerdere | 2 |
| Whisker-probleem | No | No | No | No | No | Ja | No | No | No |
| Thermische schok (PCB MFG) | Laag | Laag | Laag | Laag | Heel laag | Heel laag | Hoog | Hoog | Heel laag |
| Lage weerstand / hoge snelheid | No | No | No | No | Ja | No | No | No | N.v.t |
| Toepassingen van de meest gebruikte oppervlakteafwerkingen | |||||||||
| Toepassingen | ENIG | ENEPIG | Zacht Goud | Hard goud | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Onbuigzaam | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja |
| Buigen | Beperkt | Beperkt | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja |
| Flex-rigide | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Niet de voorkeur |
| Fijne toonhoogte | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Niet de voorkeur | Niet de voorkeur | Ja |
| BGA en μBGA | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Niet de voorkeur | Niet de voorkeur | Ja |
| Meerdere soldeerbaarheid | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Beperkt |
| Flip-chip | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | No | No | Ja |
| Druk op Passend | Beperkt | Beperkt | Beperkt | Beperkt | Ja | Uitstekend | Ja | Ja | Beperkt |
| Doorgaand gat | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja | No | No | No | No |
| Draadverbindingen | Ja (Al) | Ja (Al, Au) | Ja (Al, Au) | Ja (Al) | Variabel (Al) | No | No | No | Ja (Al) |
| Bevochtigbaarheid van soldeer | Goed | Goed | Goed | Goed | Erg goed | Goed | Arm | Arm | Goed |
| Integriteit van de soldeerverbinding | Goed | Goed | Arm | Arm | Uitstekend | Goed | Goed | Goed | Goed |
De houdbaarheid is een cruciaal element waarmee u rekening moet houden bij het maken van uw productieschema's.Houdbaarheidis het operatievenster dat de afwerking mogelijk maakt voor een volledige PCB-lasbaarheid.Het is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat al uw PCB's binnen de houdbaarheidstermijn worden geassembleerd.Naast het materiaal en het proces dat oppervlakteafwerkingen maakt, wordt de houdbaarheid van de afwerking sterk beïnvloeddoor PCB's verpakking en opslag.Als u zich strikt houdt aan de juiste opslagmethodologie zoals voorgesteld door de IPC-1601-richtlijnen, zullen de lasbaarheid en betrouwbaarheid van de afwerking behouden blijven.
Tabel 3 Vergelijking van houdbaarheid tussen populaire oppervlakteafwerkingen van PCB's
|
| Typische houdbaarheid | Aanbevolen houdbaarheid | Herwerkkans |
| HASL-LF | 12 maanden | 12 maanden | JA |
| OSP | 3 maanden | 1 maanden | JA |
| ENIG | 12 maanden | 6 maanden | NEE* |
| ENEPIG | 6 maanden | 6 maanden | NEE* |
| Elektrolytische Ni/Au | 12 maanden | 12 maanden | NO |
| IAg | 6 maanden | 3 maanden | JA |
| ISn | 6 maanden | 3 maanden | JA** |
* Voor ENIG- en ENEPIG-afwerking is een reactiveringscyclus beschikbaar om de bevochtigbaarheid van het oppervlak en de houdbaarheid te verbeteren.
** Chemische tinbewerking wordt niet aanbevolen.
Rugnaar blogs
Posttijd: 16 november 2022
