Γιατί απαιτείται χρυσός εμβάπτισης και επίστρωση χρυσού στα PCB;

Επεξεργασία επιφάνειας PCB

• Αντιοξειδωτική επεξεργασία, ψεκασμός κασσίτερου, ψεκασμός κασσίτερου χωρίς μόλυβδο, επιχρύσωση, επίστρωση κασσίτερου, επάργυρη, επίστρωση σκληρού χρυσού, επίστρωση χρυσού πλήρους σανίδας, χρυσά δάχτυλα, νικέλιο-παλλάδιο-χρυσός.
• OSP (Organic Solderability Preservatives): Χαμηλό κόστος, καλή ικανότητα συγκόλλησης, αυστηρές συνθήκες αποθήκευσης, σύντομος χρόνος αποθήκευσης, φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία, καλή συγκόλληση και επιπεδότητα.
• Ψεκασμός κασσίτερου: Οι σανίδες που ψεκάζονται με κασσίτερο είναι γενικά πολυστρωματικό (4-60 στρώσεις) δείγματα PCB υψηλής ακρίβειας, τα οποία έχουν χρησιμοποιηθεί από πολλές μεγάλες εγχώριες επικοινωνίες, υπολογιστές, ιατρικό εξοπλισμό, αεροδιαστημικές επιχειρήσεις και ερευνητικές μονάδες.
• Χρυσά Δάχτυλα: Σύνδεση εξαρτημάτων μεταξύ της μονάδας μνήμης και της υποδοχής μνήμης στη μονάδα μνήμης, μέσω της οποίας μεταδίδονται όλα τα σήματα. Αποτελείται από πολλά χρυσά αγώγιμα κομμάτια επαφής τοποθετημένα σαν δάχτυλα λόγω της επίχρυσης επίστρωσης στην επιφάνεια.
• Κατασκευή Gold Fingers: Περιλαμβάνει την εφαρμογή ενός στρώματος χρυσού στον επικαλυμμένο με χαλκό σανίδα μέσω ειδικής διαδικασίας. Ο χρυσός επιλέγεται για την ισχυρή αντίσταση στην οξείδωση και την αγωγιμότητα του. Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους του χρυσού, πολλές αναμνήσεις χρησιμοποιούν επί του παρόντος επικασσιτερωμένη επένδυση, η οποία ξεκίνησε τη δεκαετία του 1990. Τα «χρυσά δάχτυλα» των μητρικών, των μνημών, των καρτών γραφικών και άλλων συσκευών είναι πλέον κυρίως φτιαγμένα από κασσίτερο, με μόνο ορισμένα αξεσουάρ διακομιστών/σταθμών εργασίας υψηλής απόδοσης να συνεχίζουν να χρησιμοποιούν επίχρυση επένδυση, η οποία είναι φυσικά ακριβή.

Γιατί να χρησιμοποιήσετε επιχρυσωμένες σανίδες

Με την αυξανόμενη ενσωμάτωση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC), ο αριθμός των ακίδων των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων αυξάνεται και γίνεται πιο πυκνός. Η τεχνολογία κάθετου ψεκασμού κασσιτέρου δυσκολεύεται να ισοπεδώσει τις λεπτές ενώσεις συγκόλλησης, γεγονός που δημιουργεί δυσκολίες στη διαδικασία συναρμολόγησης SMT . Επιπλέον, η διάρκεια ζωής των πλακών που έχουν ψεκαστεί με κασσίτερο είναι πολύ σύντομη. Οι επιχρυσωμένες πλακέτες λύνουν αυτά τα προβλήματα.

Για την τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης, ειδικά για τα εξαιρετικά μικρά εξαρτήματα επιφανειακής βάσης 0603 και 0402, η επιπεδότητα των αρμών συγκόλλησης επηρεάζει άμεσα την ποιότητα της διαδικασίας εκτύπωσης πάστας συγκόλλησης, η οποία έχει καθοριστικό αντίκτυπο στην ποιότητα της επακόλουθης διαδικασίας συγκόλλησης με επαναροή. Επομένως, η επιχρυσωμένη επένδυση πλήρους σανίδας εμφανίζεται συχνά στην τεχνολογία τοποθέτησης υψηλής πυκνότητας και εξαιρετικά μικρής επιφάνειας.

Κατά το στάδιο της δοκιμαστικής παραγωγής, λόγω παραγόντων όπως η προμήθεια εξαρτημάτων, η πλακέτα συχνά δεν συγκολλάται αμέσως μετά την άφιξή της, αλλά συχνά πρέπει να περιμένει μερικές εβδομάδες ή ακόμα και μερικούς μήνες πριν τη χρήση. Η διάρκεια ζωής των επιχρυσωμένων σανίδων είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από αυτή του κράματος μολύβδου-κασσιτέρου, επομένως όλοι είναι πρόθυμοι να τις χρησιμοποιήσουν.

Επιπλέον, το κόστος των επιχρυσωμένων PCB στο στάδιο της δειγματοληψίας είναι σχεδόν το ίδιο με αυτό των σανίδων από κράμα μολύβδου-κασσιτέρου. Ωστόσο, με την καλωδίωση να γίνεται όλο και πιο πυκνή, το πλάτος της γραμμής και η απόσταση έχουν φτάσει τα 2-4 mils. Αυτό έχει προκαλέσει το πρόβλημα των βραχυκυκλωμάτων χρυσού σύρματος: Καθώς αυξάνεται η συχνότητα του σήματος, η επίδραση της επίδρασης του δέρματος στη μετάδοση σήματος μεταξύ πολλαπλών στρωμάτων επιμετάλλωσης γίνεται πιο εμφανής. Το εφέ δέρματος αναφέρεται στα εξής: για AC υψηλής συχνότητας, το ρεύμα τείνει να ρέει στην επιφάνεια του αγωγού. Σύμφωνα με υπολογισμούς, το βάθος του δέρματος σχετίζεται με τη συχνότητα.

Γιατί να χρησιμοποιήσετε χρυσές σανίδες εμβάπτισης

Για την επίλυση των παραπάνω προβλημάτων των επιχρυσωμένων σανίδων, τα PCB που χρησιμοποιούν εμβάπτιση χρυσού έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

1. Επειδή η κρυσταλλική δομή που σχηματίζεται από τη βύθιση χρυσού είναι διαφορετική από αυτή της επιχρυσωμένης επιμετάλλωσης, η εμβάπτιση χρυσού είναι πιο κίτρινη από την επίχρυση, με την οποία οι πελάτες είναι περισσότερο ικανοποιημένοι.

2. Επειδή η κρυσταλλική δομή που σχηματίζεται από τη βύθιση χρυσού είναι διαφορετική από αυτή της επιχρυσωμένης επιμετάλλωσης, η εμβάπτιση με χρυσό συγκολλάται ευκολότερα από την επίστρωση χρυσού και δεν θα προκαλέσει ελαττώματα συγκόλλησης, οδηγώντας σε παράπονα πελατών.

3. Επειδή μόνο τα τακάκια της χρυσής σανίδας εμβάπτισης έχουν νικέλιο-χρυσό, η μετάδοση του σήματος στο εφέ δέρματος είναι στο στρώμα χαλκού και δεν θα επηρεάσει το σήμα.

4. Επειδή η κρυσταλλική δομή της εμβάπτισης χρυσού είναι πιο πυκνή από αυτή της επίστρωσης χρυσού, είναι λιγότερο πιθανό να οξειδωθεί.

5. Επειδή μόνο τα τακάκια της χρυσής σανίδας εμβάπτισης έχουν νικέλιο-χρυσό, δεν θα υπάρχει χρυσό συρμάτινο σορτς, το οποίο είναι μικροσορτς.

6. 5Επειδή μόνο τα τακάκια της σανίδας εμβάπτισης χρυσού έχουν νικέλιο-χρυσό, ο συνδυασμός συγκόλλησης αντέχει στα ίχνη και το στρώμα χαλκού είναι πιο ασφαλής.

7. Όταν η μηχανική CAM εκτελεί αντιστάθμιση, η απόσταση δεν θα επηρεαστεί.

8. Επειδή η κρυσταλλική δομή της εμβάπτισης χρυσού είναι διαφορετική από αυτή της επίστρωσης χρυσού, η πίεση της είναι πιο εύκολο να ελεγχθεί, γεγονός που ευνοεί περισσότερο την επεξεργασία συγκόλλησης των συγκολλημένων προϊόντων. Ταυτόχρονα, επειδή η βύθιση χρυσού είναι πιο απαλή από την επιχρυσωμένη επιμετάλλωση, οι χρυσές σανίδες εμβάπτισης δεν είναι ανθεκτικές στη φθορά όταν χρησιμοποιούνται ως χρυσά δάχτυλα.

9. Η επιπεδότητα και η διάρκεια ζωής των σανίδων εμβάπτισης χρυσού είναι εξίσου καλές με αυτές των επιχρυσωμένων σανίδων.

Χρυσές σανίδες εμβάπτισης έναντι επιχρυσωμένων σανίδων

Στην πραγματικότητα, η διαδικασία επιχρύσωσης μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: ηλεκτρολυτικά επιχρυσωμένο χρυσό και βυθιζόμενο χρυσό. Για τη διαδικασία επιχρύσωσης, το αποτέλεσμα συγκόλλησης μειώνεται σημαντικά, ενώ το αποτέλεσμα συγκόλλησης του βυθιζόμενου χρυσού είναι σχετικά καλύτερο. Εκτός εάν ο κατασκευαστής απαιτεί συγκόλληση, οι περισσότεροι κατασκευαστές θα επιλέξουν τη διαδικασία βυθιζόμενου χρυσού! Γενικά, οι συνήθεις επιφανειακές επεξεργασίες των PCB είναι οι εξής: επιχρυσωμένη (ηλεκτρολυτικά επιχρυσωμένη χρυσός, βυθιζόμενος χρυσός), επιμετάλλωση με ασήμι, OSP , ψεκασμός κασσιτέρου (με και χωρίς μόλυβδο). Αυτές οι επεξεργασίες είναι κυρίως για υλικά FR-4 ή CEM-3, και υπάρχουν επιφανειακές επεξεργασίες για υλικά με βάση το χαρτί και επιστρώσεις κολοφωνίου πεύκου. Εάν αποκλειστεί η κακή επικασσιτέρωση (φαγητό κασσιτέρου), οι λόγοι περιλαμβάνουν την παραγωγή πάστας συγκόλλησης από τον κατασκευαστή του επιθέματος και τη διαδικασία υλικού. Για τα προβλήματα των PCB, υπάρχουν διάφοροι λόγοι:

• Εάν υπάρχει μια μεμβράνη λαδιού στο PAN κατά την εκτύπωση PCB, η οποία μπορεί να εμποδίσει το αποτέλεσμα επικασσιτέρωσης. Αυτό μπορεί να επαληθευτεί με δοκιμή επικασσιτέωσης.
• Εάν η λίπανση στο PAN πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού, δηλαδή εάν ο σχεδιασμός του μαξιλαριού συγκόλλησης μπορεί να διασφαλίσει επαρκώς το αποτέλεσμα στήριξης των εξαρτημάτων.
• Εάν το μαξιλάρι συγκόλλησης είναι μολυσμένο, το οποίο μπορεί να προσδιοριστεί με δοκιμή μόλυνσης ιόντων.

Τα παραπάνω τρία σημεία είναι βασικά οι βασικές πτυχές που εξετάζουν οι κατασκευαστές PCB. Όσον αφορά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα πολλών μεθόδων επιφανειακής επεξεργασίας, η καθεμία έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και αδυναμίες! Όσον αφορά την επίστρωση χρυσού, μπορεί να παρατείνει τον χρόνο αποθήκευσης του PCB και οι αλλαγές στη θερμοκρασία και την υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι σχετικά μικρές (σε σύγκριση με άλλες επιφανειακές επεξεργασίες) και γενικά μπορεί να αποθηκευτεί για περίπου ένα χρόνο. Η επεξεργασία της επιφάνειας με ψεκασμό κασσίτερου είναι δευτερεύουσα, η OSP είναι η επόμενη και αυτές οι δύο επιφανειακές επεξεργασίες απαιτούν μεγάλη προσοχή στη θερμοκρασία περιβάλλοντος και τον χρόνο αποθήκευσης υγρασίας.

Γενικά, η επεξεργασία της επιφάνειας της επάργυρης είναι κάπως διαφορετική, με υψηλότερη τιμή, πιο αυστηρές συνθήκες αποθήκευσης, που απαιτούν συσκευασία με χαρτί χωρίς θείο! Και ο χρόνος αποθήκευσης είναι περίπου τρεις μήνες! Όσον αφορά το αποτέλεσμα επικασσιτέρωσης, ο χρυσός εμβάπτισης, το OSP και ο ψεκασμός κασσίτερου είναι στην πραγματικότητα παρόμοια και οι κατασκευαστές εξετάζουν κυρίως τη σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας!