1, La oss først forstå: hva er overflatebehandling som egentlig løser
Bare kobber oksiderer fra øyeblikket det er etset og danner et oksidlag i løpet av få timer. Kjerneoppdraget med overflatebehandling er bare to:
Beskytt kobberoverflaten mot oksidasjon og vulkanisering under lagrings- og sveiseprosesser;
Sørg for at loddetinnet pålitelig kan fukte loddeputen under sveising.
Disse tre prosessrutene oppnår det samme målet på helt forskjellige måter, noe som bestemmer deres differensiering i planhet, varmebestandighet, lagringstid og kostnad. Husk denne setningen: det er ingen beste overflatebehandling, bare den beste match.
Dimensjon tinnsprøyting HASL immersion gold ENIG OSP
Overflatesammensetning: Tinn sølv kobberlegering (blyfri), nikkellag+gulllag, organisk beskyttende film
Dårlig flathet (med tinnknuter og menisk), ekstremt høy (≈ 0,1 μm nivå), høyest
Lagringstid 3-12 måneder 6-12 måneder eller mer 3-6 måneder
God refluksmotstand (flere ganger), utmerket (4-10 ganger), dårlig (1-2 ganger)
2-3 laveste nivå av tinnsprøyting med lavest relativ kostnad
Typiske scenario-plugin-moduler, grov avstand, kontrollpanel BGA/fin avstand, enkeltpassovn med høy pålitelighet, batchkort for forbruker
2, ENIG (kjemisk nikkelgull) - Høy pålitelighet foretrekkes, men koster penger
Prosessprinsipp: Kjemisk avsetning, først avsette et 3-6 μm nikkellag på bart kobber som et diffusjonsbarrieresjikt, og deretter avsette et meget tynt gulllag (0,05-0,1 μm) for å hindre nikkeloksidasjon. Under 100 grader gjennom hele prosessen, uten termisk sjokk. Gulllaget i seg selv deltar ikke i sveising, og sveising danner Ni Sn intermetalliske forbindelser.
Kjernefordeler
Ekstremt høy flathet: ruhet kan kontrolleres på 0,1 μm nivå, BGA-loddekuler med en avstand på 0,3 mm kan festes jevnt, og fine pinnekomponenter er ikke brokoblet;
Lang lagringstid: Sveisbarheten forblir i utgangspunktet uendret i mer enn 12 måneder under vakuumemballasje;
Multippel reflow motstand: tåler 4-10 reflow loddesykluser, egnet for flere montering eller reparasjoner, med et bredt prosessvindu;
Sterk korrosjonsbestandighet: Gull er kjemisk inert og fungerer bedre i miljøer med høy luftfuktighet og høy saltsprøyting enn tinnsprøyting, noe som gjør det til et must-ha for bilelektronikk, industriell kontroll, energilagring og andre scenarier.
Risikoer og mangler
Black Pad: Under nedsenking i gull angriper løsningen nikkellaget for mye, noe som forårsaker oksidasjon og korrosjon av nikkellaget for å danne et sprøtt svart lag. Utseendet kan fortsatt være skinnende, men styrken på loddeforbindelsene er ekstremt lav. Skjulte loddeforbindelser som BGA/QFN er spesielt farlige, og problemer tar ofte måneder eller til og med år å avsløre. Viktige kontrollpunkter: pH-verdien til nedsenkingsløsningen (bør holdes på 5,0-5,5), fosforinnholdet i nikkellaget (7-10%) og tykkelsen på gulllaget;
Jo tykkere gulllaget er, jo bedre: for tykt gull vil løse seg opp i loddetinn og danne sprø AuSn ₄, som faktisk vil redusere styrken til loddeforbindelsen. IPC-4552B spesifiserer at nikkellaget skal være 3,0-6,0 μm og gulllaget skal være 0,05-0,10 μm, som er det optimale området etter omfattende verifisering;
Tynt gulllag, ikke slitasjebestandig: Standard gullfingre må belegges med hardt gull, og senket gull brukes til å plugge og koble ut grensesnitt, vanligvis eksponerer kobber innen 50 ganger;
Ikke egnet for gulltrådbinding: Nikkel vil migrere og oksidere mot gulllaget, og nikkel palladium gull (ENEPIG) må brukes i stedet;
Høye kostnader: Ved å bruke edelt metallgull og komplekse kjemiske prosesser er kostnadene omtrent 2-3 ganger høyere enn for tinnsprøyting.
3, HASL (varmluftutjevning) - kongen av kostnadseffektivitet, men med klare grenser
Prosessprinsipp: Fysisk termisk prosess, PCB er nedsenket i smeltet tinnlegering ved ca. 260 grader, og etter fjerning blåses overflødig loddemetall bort med en høytrykks varmluftskniv, og etterlater et tinnlegeringsbelegg ledsaget av alvorlig termisk sjokk. Det er bly (63Sn/37Pb, gradvis utfaset) og blyfritt (SAC305, smeltepunkt ca. 217 grader).
Uerstattelige steder
Høy mekanisk styrke av loddeforbindelser: tinnlaget er tykt (1-40 μm), som direkte smelter sammen med loddetinn under sveising, og danner en fast loddeforbindelse;
Laveste kostnad: utstyr og materialinnganger er rimeligere, modne prosesser og enkle reparasjoner;
Perfekt tilpasset til bølgelodding og plug-in-prosesser, er plater med gjennomgående hullkomponenter som hovedkomponent fortsatt det mest passende scenarioet.
Fatal svakhet
Dårlig flathet: Halvmånebuede overflater og tinnknuter er iboende i prosessen, og BGA/QFN med en avstand på mindre enn 0,5 mm er direkte ekskludert. Fin avstand er utsatt for brodannelse og virtuell lodding;
Høyt termisk sjokk: Den øyeblikkelige høye temperaturen på 260 grader utgjør en risiko for vridning og delaminering for tynne plater (mindre enn eller lik 0,8 mm) og flerlagsplater;
Kort lagringstid: Tinnlaget oksiderer betydelig etter 3-6 måneders eksponering for luft, og flere beskyttelser som vakuumpakking er nødvendig for eksportfrakt eller langtidslager.
4, OSP (organisk loddemaske) - Lav pris og høy flathet, men smalt vindu
Prosessprinsipp: Påfør et lag med organisk sammensatt film (vanligvis benzimidazol) med en tykkelse på 0,2-0,5 μm på den rene kobberoverflaten, og sveis ved høy temperatur for å dekomponere filmlaget, eksponer fersk kobberoverflate og lim den med loddetinn. Ingen metallbelegg.
Det største salgsargumentet
Ekstremt lav pris (nær null inkrementell), den glatteste overflaten og perfekt kompatibilitet med 0201 ultra små enheter og tette BGA-pinner;
Det påvirker ikke signalimpedansen, det er en av hovedprosessene for HDI-kort med høy tetthet, miljøvennlig og blyfri.
Åpenbare begrensninger
Korteste lagringstid: opptil 6 måneder under forseglede forhold, følsomme for fuktighet, og bør brukes så snart som mulig etter åpning. Håndsvette og fingeravtrykk kan skade beskyttelsesfilmen;
Begrenset refluksmotstand: vanligvis bare 2-3 ganger, hvoretter den forverres;
Ikke egnet for bølgelodding og gjennomhullsprosesser;
Kan ikke lage kontakter, plug-in-strukturer eller langtidseksponert utstyr.
5, Velg etter scenario: Fire spørsmål for å finne løsningen
Utvalgsbeslutningssti (spør deg selv i rekkefølge)
Er det noen komponenter eller BGA med en avstand på mindre enn 0,5 mm? Utelukk tinnsprøyting;
Hvor lenge skal brettet oppbevares? Overskridelse av 6 måneder → utelukker OSP;
Er det noen krav til høyfrekvente/radiofrekvensindikatorer? Prioritet bør gis til å senke sølv eller gull;
Er det et kostnadssensitivt batchbrett for forbruker? Ja → OSP eller tinnavsetning.
Typisk scenario sammenligning
BGA/fin avstand, presisjonskort med høy tetthet → gulldeponering, den sikreste;
Automotive elektronikk, medisinsk utstyr, servere, langsiktig inventar presisjonsutstyr → Gulldeponering (anbefalt nikkellag 4-5 μm og gulllag 0,05-0,1 μm i henhold til bilforskrifter);
Høyfrekvens/radiofrekvens (5G-antenne, mikrobølgemodul, radar) → sølvnedsenkning (laveste høyfrekvente tap) eller gullnedsenkning;
Plugg inn orientert, grov avstand, kostnadssensitiv → tinnsprøyting (strømkort, små apparater, vanlig industrikontrollkort);
Single pass, kortsiktig omsetning forbruker batch bord → OSP;
Fin avstand for å spare penger → Tinnavsetning (en flat versjon av tinnsprøyting som et alternativ, et kostnadseffektivt mellomalternativ);
Gullfingre, kontakter, knappekontakter → galvanisert hardt gull (slitasjebestandig), som ikke kan erstattes av vanlig nedsenkingsgull.
Tre vanlige misoppfatninger
Jo tykkere gull som brukes til nedsenking, jo bedre ": Overdreven tykkelse øker faktisk sprøhet. Et sveisegulllag på 1-3 μ" er tilstrekkelig, og de som virkelig krever tykt gull er kontakt som gullfingre, som bør belegges med hardt gull;
Hvis OSP er billig, bør alle bruke OSP. «Når det er mange manuelle operasjoner på produksjonslinjen og brettene må sendes i partier, vil manglene til OSP raskt avdekkes;
Overflatebehandling påvirker ikke impedansen: Overflatebehandling vil endre tykkelsen og tapet av overflatelederen litt, og ekstreme høyfrekvente scenarier må inkluderes i simuleringen.