PCB Tasarımınız için Yüzey Kaplama Nasıl Seçilir
Ⅱ Değerlendirme ve Karşılaştırma
Gönderildi: 16 Kasım 2022
Kategoriler: Bloglar
Etiketler: pcb,pcba,PCB Montajı,pcb imalat, pcb yüzey kalitesi
Kurşunsuz HASL'nin tutarlı bir düzlüğe sahip olma sorunu gibi yüzey kalitesiyle ilgili birçok ipucu vardır.Elektrolitik Ni/Au gerçekten pahalıdır ve eğer ped üzerinde çok fazla altın birikirse lehim bağlantılarının kırılgan olmasına neden olabilir.Daldırma kalay, PCBA'nın üst ve alt tarafındaki yeniden akış işleminde olduğu gibi, birden fazla ısı döngüsüne maruz kaldıktan sonra lehimlenebilirlik bozulmasına sahiptir. Yukarıdaki yüzey kaplamalarının farklılıklarının açıkça bilinmesi gerekiyordu.Aşağıdaki tablo, baskılı devre kartlarının sıklıkla uygulanan yüzey kaplamaları için kaba bir değerlendirmeyi göstermektedir.
Tablo 1 Üretim prosesinin kısa açıklaması, önemli artıları ve eksileri ve PCB'nin popüler kurşunsuz yüzey kaplamalarının tipik uygulamaları
| PCB Yüzey İşlemi | İşlem | Kalınlık | Avantajları | Dezavantajları | tipik uygulamalar |
| Kurşunsuz HASL | PCB panoları erimiş kalay banyosuna daldırılır ve daha sonra düz yüzeyler ve fazla lehimin çıkarılması için sıcak hava bıçaklarıyla üflenir. | 30μinç(1μm) -1500μinç(40μm) | İyi Lehimlenebilirlik;Yaygın olarak kullanılan;Tamir edilebilir/yeniden işlenebilir;Uzun raf uzun | Pürüzlü yüzeyler;Termal şok;Kötü ıslatma;Lehim köprüsü;PTH'ler takılı. | Yaygın olarak uygulanabilir;Daha büyük pedler ve aralıklar için uygundur;<20 mil (0,5 mm) ince aralıklı ve BGA'lı HDI için uygun değildir;PTH için iyi değil;Kalın bakır PCB için uygun değildir;Tipik olarak uygulama: Elektrik testleri, elle lehimleme, havacılık ve askeri cihazlar gibi bazı yüksek performanslı elektronikler için devre kartları. |
| OSP | Açıkta kalan bakırı pastan korumak için organik bir metalik katman oluşturan levhaların yüzeyine organik bir bileşiğin kimyasal olarak uygulanması. | 46μinç (1,15μm)-52μinç(1,3μm) | Düşük maliyetli;Pedler tekdüze ve düzdür;İyi lehimlenebilirlik;Diğer yüzey kaplamalarıyla ünite olabilir;İşlem basittir;Yeniden işlenebilir (atölyede). | Kullanıma duyarlı;Kısa raf ömrü.Çok sınırlı lehim yayılımı;Yüksek sıcaklık ve döngülerle lehimlenebilirlik bozulması;İletken olmayan;Muayene edilmesi zor, ICT probu, iyonik ve presle geçirme sorunları | Yaygın olarak uygulanabilir;SMT/ince aralıklar/BGA/küçük bileşenler için çok uygundur;Servis tahtaları;PTH'ler için iyi değil;Sıkma teknolojisine uygun değil |
| ENIG | Açıkta kalan bakırı Nikel ve Altın ile kaplayan, böylece çift kat metalik kaplamadan oluşan kimyasal bir işlemdir. | 2μin (0,05μm) – 5μin (0,125μm) Altın, 120μin (3μm) – 240μin (6μm) Nikel | Mükemmel lehimlenebilirlik;Pedler düz ve tekdüzedir;Al telin bükülebilirliği;Düşük temas direnci;Uzun raf ömrü;İyi korozyon direnci ve dayanıklılık | “Kara Ped” endişesi;Sinyal bütünlüğü uygulamaları için sinyal kaybı;yeniden işlenemiyor | İnce adımlı montaj ve karmaşık yüzey montaj yerleşimi (BGA, QFP…) için mükemmel;Çoklu Lehimleme türleri için mükemmel;PTH için tercih edilir, bastırarak oturtun;Tel Bağlanabilir;Havacılık, askeri, tıbbi ve üst düzey tüketiciler vb. gibi yüksek güvenilirliğe sahip uygulamalara sahip PCB için önerilir;Dokunmatik Temas Yüzeyleri için önerilmez. |
| Elektrolitik Ni/Au (Yumuşak altın) | %99,99 saf – 24 ayar altın, lehim maskesi öncesinde nikel tabakası üzerine elektrolitik işlemle uygulanır. | %99,99 Saf altın, 24 Karat 30μin (0.8μm) -50μin (1.3μm) 100μin (2.5μm) -200μin (5μm) Nikel | Sert, dayanıklı yüzey;Mükemmel iletkenlik;Pürüzsüzlük;Al telin bükülebilirliği;Düşük temas direnci;Uzun raf ömrü | Masraflı;Çok kalınsa Au kırılganlığı;Düzen kısıtlamaları;Ekstra işleme/emek yoğun;Lehimleme için uygun değildir;Kaplama tekdüze değil | Esas olarak COB (Chip on Board) gibi çip paketlerinde tel (Al & Au) bağlamada kullanılır |
| Elektrolitik Ni/Au (Sert altın) | %98 saf – 23 ayar Altın, elektrolitik işlemle nikel tabakası üzerine uygulanan kaplama banyosuna sertleştiriciler ilave edildi. | %98 Saf altın, 23 Karat30μin(0.8μm) -50μin(1.3μm) 100μin(2.5μm) -150μin(4μm) Nikel | Mükemmel lehimlenebilirlik;Pedler düz ve tekdüzedir;Al telin bükülebilirliği;Düşük temas direnci;Yeniden işlenebilir | Yüksek kükürtlü ortamda kararma (taşıma ve depolama) korozyonu;Bu bitişi desteklemek için azaltılmış tedarik zinciri seçenekleri;Montaj aşamaları arasında kısa çalışma aralığı. | Esas olarak kenar konektörleri (altın parmak), IC taşıyıcı panolar (PBGA/FCBGA/FCCSP...), Klavyeler, pil kontakları ve bazı test pedleri vb. gibi elektrik ara bağlantıları için kullanılır. |
| Daldırma Ag | Aşındırmadan sonra ancak lehim maskesinden önce elektriksiz kaplama işlemi yoluyla bakır yüzey üzerine bir Gümüş katman biriktirilir | 5μin(0,12μm) -20μin(0,5μm) | Mükemmel lehimlenebilirlik;Pedler düz ve tekdüzedir;Al telin bükülebilirliği;Düşük temas direnci;Yeniden işlenebilir | Yüksek kükürtlü ortamda kararma (taşıma ve depolama) korozyonu;Bu bitişi desteklemek için azaltılmış tedarik zinciri seçenekleri;Montaj aşamaları arasında kısa çalışma aralığı. | İnce İzler ve BGA için ENIG'ye ekonomik alternatif;Yüksek hızlı sinyal uygulaması için idealdir;Membran anahtarlar, EMI koruma ve alüminyum tel bağlama için iyidir;Pres uyumuna uygundur. |
| Daldırma Sn | Akımsız bir kimyasal banyoda, oksidasyonu önlemek için bir bariyer olarak devre kartlarının bakırı üzerinde beyaz ince bir Kalay tabakası doğrudan birikir. | 25μinç (0,7μm)-60μinç(1,5μm) | Press fit teknolojisi için en iyisi;Uygun maliyetli;Düzlemsel;Mükemmel lehimlenebilirlik (taze olduğunda) ve güvenilirlik;Pürüzsüzlük | Yüksek sıcaklıklar ve döngülerle lehimlenebilirlik bozulması;Son montajda açıkta kalan kalay paslanabilir;Sorunların ele alınması;Teneke Wickering;PTH için uygun değildir;Bilinen bir kanserojen olan Tiyoüre içerir. | Büyük adetli üretimler için önerilir;SMD yerleştirme için iyi, BGA;Prese oturtma ve arka paneller için en iyisi;PTH, kontak anahtarları ve soyulabilir maskelerle kullanım için önerilmez |
Tablo2 Modern PCB Yüzey Kaplamalarının üretim ve uygulamadaki tipik özelliklerinin değerlendirilmesi
| En yaygın kullanılan yüzey kaplamalarının üretimi | |||||||||
| Özellikler | ENIG | ENEPIG | Yumuşak Altın | Sert altın | IAg | ISn | HASL | HASL-LF | OSP |
| Popülerlik | Yüksek | Düşük | Düşük | Düşük | Orta | Düşük | Düşük | Yüksek | Orta |
| Süreç Maliyeti | Yüksek (1,3x) | Yüksek (2,5x) | En yüksek (3,5x) | En yüksek (3,5x) | Orta (1,1x) | Orta (1,1x) | Düşük (1,0x) | Düşük (1,0x) | En düşük (0,8x) |
| Depozito | Daldırma | Daldırma | elektrolitik | elektrolitik | Daldırma | Daldırma | Daldırma | Daldırma | Daldırma |
| Raf ömrü | Uzun | Uzun | Uzun | Uzun | Orta | Orta | Uzun | Uzun | Kısa |
| RoHS Uyumlu | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | No | Evet | Evet |
| SMT için Yüzey Eş-düzlemselliği | Harika | Harika | Harika | Harika | Harika | Harika | Fakir | İyi | Harika |
| Açık Bakır | No | No | No | Evet | No | No | No | No | Evet |
| Taşıma | Normal | Normal | Normal | Normal | Kritik | Kritik | Normal | Normal | Kritik |
| Süreç Çabası | Orta | Orta | Yüksek | Yüksek | Orta | Orta | Orta | Orta | Düşük |
| Yeniden İşleme Kapasitesi | No | No | No | No | Evet | Önerilmedi | Evet | Evet | Evet |
| Gerekli Termal Döngüler | çoklu | çoklu | çoklu | çoklu | çoklu | 2-3 | çoklu | çoklu | 2 |
| Bıyık sorunu | No | No | No | No | No | Evet | No | No | No |
| Termal Şok (PCB MFG) | Düşük | Düşük | Düşük | Düşük | Çok düşük | Çok düşük | Yüksek | Yüksek | Çok düşük |
| Düşük Direnç / Yüksek Hız | No | No | No | No | Evet | No | No | No | Yok |
| En yaygın kullanılan yüzey kaplamalarının uygulamaları | |||||||||
| Uygulamalar | ENIG | ENEPIG | Yumuşak Altın | Sert Altın | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| Sert | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet |
| Esnek | Sınırlı | Sınırlı | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet |
| Esnek-Sert | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Tercih Edilmiyor |
| İnce Adım | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Tercih Edilmiyor | Tercih Edilmiyor | Evet |
| BGA ve μBGA | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Tercih Edilmiyor | Tercih Edilmiyor | Evet |
| Çoklu Lehimlenebilirlik | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Sınırlı |
| Çevirme Çipi | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | No | No | Evet |
| Sığdır'a basın | Sınırlı | Sınırlı | Sınırlı | Sınırlı | Evet | Harika | Evet | Evet | Sınırlı |
| Delikten | Evet | Evet | Evet | Evet | Evet | No | No | No | No |
| Tel Bağlama | Evet (Al) | Evet (Al, Au) | Evet (Al, Au) | Evet (Al) | Değişken (Al) | No | No | No | Evet (Al) |
| Lehim Islanabilirliği | İyi | İyi | İyi | İyi | Çok güzel | İyi | Fakir | Fakir | İyi |
| Lehim Bağlantı Bütünlüğü | İyi | İyi | Fakir | Fakir | Harika | İyi | İyi | İyi | İyi |
Raf ömrü, üretim planlarınızı yaparken dikkate almanız gereken kritik bir unsurdur.Raf ömrüson işlemin tam PCB kaynaklanabilirliğine sahip olmasını sağlayan operasyonel penceredir.Tüm PCB'lerinizin raf ömrü içerisinde monte edildiğinden emin olmak hayati önem taşır.Yüzey kaplamasını oluşturan malzeme ve prosese ek olarak kaplamanın raf ömrü de güçlü bir şekilde etkilenirPCB'lerin ambalajlanması ve depolanmasıyla.IPC-1601 yönergeleri tarafından önerilen doğru depolama metodolojisinin kesinlikle uygulanması, yüzeylerin kaynaklanabilirliğini ve güvenilirliğini koruyacaktır.
Tablo3 PCB'nin Popüler Yüzey Kaplamalarının Raf Ömrü Karşılaştırması
|
| Tipik RAF ÖMRÜ | Önerilen Raf Ömrü | Yeniden Çalışma Şansı |
| HASL-LF | 12 ay | 12 ay | EVET |
| OSP | 3 ay | 1 ay | EVET |
| ENIG | 12 ay | 6 ay | HAYIR* |
| ENEPIG | 6 ay | 6 ay | HAYIR* |
| Elektrolitik Ni/Au | 12 ay | 12 ay | NO |
| IAg | 6 ay | 3 ay | EVET |
| ISn | 6 ay | 3 ay | EVET** |
* ENIG ve ENEPIG bitirme işlemleri için yüzeyin ıslanabilirliğini ve raf ömrünü iyileştirmek amacıyla bir yeniden etkinleştirme döngüsü mevcuttur.
** Kimyasal Kalayın yeniden işlenmesi önerilmez.
GeriBloglara
Gönderim zamanı: 16 Kasım 2022
