1, Hvorfor er HASL ikke egnet for høyfrekvente kort?
Kjerneårsakene kan tilskrives de fire hovedproblemene "en høy, to ujevnheter og en innvirkning":
1. Tinns resistivitet er for høy → signaltapet øker dramatisk
Dette er den grunnleggende årsaken. Høyfrekvente signaler viser hudeffekt - strøm flyter bare i et veldig tynt lag på overflaten av lederen:
2. Ujevnheter i overflaten → kraftig signalrefleksjon
Spraylodding er en fysisk prosess som bruker en varmluftkniv for å flate ut smeltet loddemetall, med en flathetsfeil på omtrent ± 2 μm, og tilstedeværelsen av mikromorfologi som fremspring, fordypninger og loddetopper.
Høyfrekvente signaler er ekstremt følsomme for overflateglatthet - ujevne overflater er som "hudete veier", noe som kan forårsake signalrefleksjon, spredning og impedansdiskontinuitet, noe som direkte forringer returtap og signalintegritet. I kontrast kan flatheten til nedsenkingsgullprosessen nå ± 0,5 μm, som er nær en speiloverflate.
3. Ujevn tykkelse → impedans tap av kontroll
Tykkelsesområdet for tinnsprøyting er bredt (5-25 μm eller enda større), og det er betydelige forskjeller i tykkelse på forskjellige områder, noe som resulterer i:
Den effektive linjebredden og ekvivalent dielektriske konstant for mikrostrip/strip-linjer er ustabile
Impedansen svinger mye og kan ikke oppfylle impedanstoleransekravene på ± 5 Ω eller enda strengere for høy-kort
Resonansfrekvensforskyvningen og forsterkningsreduksjonen til antennen
4. Høytemperatur termisk sjokk → Høyfrekvent substratrisiko
Tinnsprøyting krever nedsenking av hele brettet i smeltet loddemetall ved 250-260 grader C, noe som forårsaker alvorlig termisk sjokk til PTFE-baserte høy-plater som Rogers og Taconic, noe som lett kan føre til brettvridning og delaminering mellom lag, spesielt på tykke og store plater.
I tillegg kan tinnkuler og grader som genereres av tinnsprøyting også forårsake kortslutninger med fin stigning og elektromagnetisk interferens.
2, Hvordan velge mellom synkende gull, synkende sølv og OSP?
Høy-ytelsesrangeringen av de tre prosessene er: sølvavsetning ≈ OSP
1. ENIG nedsenkingsgull (nedsenket nikkelgull)
Struktur: Kobber+Nikkellag (3-5 μm)+Gulllag (0,05-0,15 μm)
Høyfrekvent fare: Når frekvensen overstiger 10 GHz, er huddybden (0,66 μm) mye mindre enn tykkelsen på nikkellaget (3-5 μm), og strømmen forplanter seg nesten helt i nikkellaget med høy motstand. Det målte tapet ved 10 GHz er omtrent 19,3 % høyere enn for bart kobber, og ved 20 GHz er det omtrent 25,1 % høyere. Det ekstra innsettingstapet ved 28 GHz er omtrent 0,06-0,15 dB/cm.
Gjeldende scenarier:
Driftsfrekvens under 10 GHz og løst tapsbudsjett
Krever lang-oppbevaring, flere reparasjoner/sveising
Det er BGA, QFN og andre fine pitch-pakker tilgjengelig
Vær oppmerksom på risikoen for "svart plate" og velg en brettfabrikk med streng kontroll. Fosforinnholdet i nikkellaget bør kontrolleres til 7 % til 9 %
2. Sølv nedsenking (nedsenking sølv)
Struktur: Kobber+sølvlag (0,1-0,4 μm)
Kjernefordel: Sølv har den høyeste ledningsevnen blant alle metaller, til og med litt bedre enn kobber. Ved 10 GHz øker tapet bare med 2,12 % sammenlignet med bare kobber, og ved 20 GHz øker det bare med 0,96 %, noe som gjør det til prosessen med den beste-høyfrekvente ytelsen.
Hovedrisikoer:
Sølvionmigrering: Under høy luftfuktighet og skjevhet vandrer sølvioner langs overflaten for å danne dendrittiske krystaller, som kan forårsake lekkasje eller til og med kortslutning mellom loddeputer med fin avstand.
Sulfurisering/oksidasjon: følsom for sulfider, kan endre farge etter noen timer i luften
Høye lagringskrav, kontroller eksponeringstiden før montering
Gjeldende scenarier:
Millimeterbølgeapplikasjoner over 20 GHz (77G radar, 5G millimeterbølgeantenne, satellittkommunikasjon)
Høyhastighets/RF-koblinger som er svært følsomme for tapsbudsjetter
Brukes med forsiktighet i høy luftfuktighet, utendørs og industrielle miljøer (krever trefast maling og økende puteavstand)
3. OSP (organisk loddemaske)
Struktur: Kobber+organisk chelateringsmembran (0,2-0,5 μm)
Kjernefordel: Uten å introdusere noen metalllag med høy resistivitet, er den høye-ytelsen helt konsistent med bart kobber, og overflaten er den jevneste og impedansen den mest stabile. Kostnaden er den laveste blant de tre prosessene.
Hovedbegrensninger:
Filmen er ekstremt tynn og ikke motstandsdyktig mot flere loddinger (filmlaget vil bli skadet etter en reflow)
Kort lagringstid, følsom for fuktighet og temperatur
Ikke egnet for produkter som krever reparasjon eller langsiktig-beholdning
Ustabil kontaktmotstand, ikke egnet for kontaktapplikasjoner som knapper og kontakter
Gjeldende scenarier:
Millimeterbølgemoduler over 20 GHz krever ekstremt høye tap
En gangs reflow-loddeprosess, små batch R&D-prøver
Produkter som er kostnadssensitive og har rask produksjonsomsetning
Ikke egnet for flergangssveising,-langtidslagring og kontaktapplikasjoner