Waarom zijn immersiegoud en vergulding nodig op PCB's?

PCB-oppervlaktebehandeling

• Antioxidantbehandeling, tinspuiten, loodvrij tinspuiten, vergulden, vertinnen, verzilveren, hard goudplating, volbord vergulden, gouden vingers, nikkel-palladium-goud.
• OSP (organische conserveermiddelen voor soldeerbaarheid): Lage kosten, goede soldeerbaarheid, strikte opslagomstandigheden, korte opslagtijd, milieuvriendelijk proces, goed solderen en vlakheid.
• Tinspuiten: Tin-gespoten platen zijn over het algemeen meerlaagse (4-60 lagen) uiterst nauwkeurige PCB-monsters, die zijn gebruikt door veel grote binnenlandse communicatie-, computer-, medische apparatuur, ruimtevaartbedrijven en onderzoekseenheden.
• Gouden vingers: Het verbinden van componenten tussen de geheugenmodule en het geheugenslot op de geheugenmodule, waardoor alle signalen worden verzonden. Bestaat uit veel gouden geleidende contactstukken die als vingers zijn gerangschikt omdat ze op het oppervlak zijn verguld.
• Productie van gouden vingers: Hierbij wordt via een speciaal proces een laag goud op de met koper beklede plaat aangebracht. Goud wordt gekozen vanwege zijn sterke oxidatieweerstand en geleidbaarheid. Vanwege de hoge kosten van goud gebruiken veel herinneringen momenteel echter vertinnen, wat in de jaren negentig begon. De ‘gouden vingers’ van moederborden, geheugens, grafische kaarten en andere apparaten zijn nu grotendeels van tin gemaakt, terwijl slechts enkele krachtige server-/werkstationaccessoires nog steeds gebruik maken van vergulding, wat natuurlijk duur is.

Waarom vergulde borden gebruiken

Door de toenemende integratie van IC's neemt het aantal IC-pinnen toe en komt de pinnen dichter op elkaar te liggen. Bij verticaal tinspuiten is het lastig om de fijne soldeerverbindingen vlak te blazen, wat problemen oplevert bij het SMT-assemblageproces . Bovendien is de levensduur van met tin bespoten printplaten erg kort. Vergulde printplaten bieden een oplossing voor deze problemen.

Bij de opbouwtechnologie, vooral bij de ultrakleine opbouwcomponenten 0603 en 0402, heeft de vlakheid van de soldeerverbindingen rechtstreeks invloed op de kwaliteit van het soldeerpasta-printproces, wat een beslissende invloed heeft op de kwaliteit van het daaropvolgende reflow-soldeerproces. Daarom wordt volbordvergulden vaak gezien bij technologie voor oppervlaktemontage met hoge dichtheid en ultrakleine oppervlakken.

Tijdens de proefproductiefase wordt het bord, vanwege factoren zoals de aanschaf van componenten, vaak niet onmiddellijk na aankomst gesoldeerd, maar moet het vaak een paar weken of zelfs een paar maanden wachten voordat het kan worden gebruikt. De houdbaarheid van vergulde platen is vele malen langer dan die van een lood-tin-legering, dus iedereen is bereid ze te gebruiken.

Bovendien zijn de kosten van vergulde PCB's in de monsterfase bijna hetzelfde als die van platen van lood-tinlegering. Nu de bedrading echter steeds dichter wordt, hebben de lijnbreedte en -afstand 2-4 mils bereikt. Dit heeft het probleem van kortsluiting in de gouddraad met zich meegebracht: naarmate de signaalfrequentie toeneemt, wordt het effect van het skin-effect op de signaaloverdracht tussen meerdere plateerlagen duidelijker. Het skin-effect verwijst naar: bij hoogfrequente wisselstroom heeft de stroom de neiging over het oppervlak van de geleider te stromen. Volgens berekeningen is de huiddiepte gerelateerd aan de frequentie.

Waarom gouden immersieborden gebruiken

Om de bovenstaande problemen van verguldingsplaten op te lossen, hebben PCB's die gouddompeling gebruiken de volgende kenmerken:

1. Omdat de kristalstructuur gevormd door onderdompeling in goud anders is dan die bij vergulden, is onderdompeling in goud geler dan vergulden, waar klanten meer tevreden over zijn.

2. Omdat de kristalstructuur gevormd door onderdompeling in goud anders is dan die bij vergulden, is onderdompeling in goud gemakkelijker te solderen dan vergulden en zal het geen soldeerfouten veroorzaken, wat leidt tot klachten van klanten.

3. Omdat alleen de pads van het gouddompelbord nikkel-goud hebben, bevindt de signaaloverdracht in het skin-effect zich in de koperlaag en heeft deze geen invloed op het signaal.

4. Omdat de kristalstructuur van onderdompeling in goud dichter is dan die van vergulden, is de kans kleiner dat deze oxideert.

5. Omdat alleen de pads van het goudonderdompelingsbord nikkel-goud hebben, zullen er geen gouddraadkortsluitingen zijn, dit zijn microkortsluitingen.

6. 5Omdat alleen de pads van het gouddompelbord nikkel-goud hebben, is de combinatie van soldeerbescherming op de sporen en de koperlaag veiliger.

7. Wanneer CAM engineering compensatie uitvoert, wordt de afstand niet beïnvloed.

8. Omdat de kristalstructuur van onderdompeling in goud anders is dan die van vergulden, is de spanning ervan gemakkelijker te controleren, wat gunstiger is voor de hechtverwerking van gebonden producten. Omdat gouddompeling zachter is dan vergulden, zijn gouddompelplaten niet slijtvast bij gebruik als gouden vingers.

9. De vlakheid en houdbaarheid van gouddompelplaten zijn net zo goed als die van vergulde platen.

Gouden onderdompelingsborden versus vergulde borden

Het verguldingsproces kan in feite worden onderverdeeld in twee typen: galvanisch vergulden en onderdompelingsvergulden. Bij galvanisch vergulden is het soldeereffect aanzienlijk verminderd, terwijl het soldeereffect van onderdompelingsvergulden relatief beter is. Tenzij de fabrikant een sterke hechting vereist, kiezen de meeste fabrikanten voor het onderdompelingsproces! Over het algemeen zijn de meest voorkomende oppervlaktebehandelingen van printplaten als volgt: vergulden (galvanisch vergulden, onderdompelingsvergulden), verzilveren, OSP , tinspuiten (met en zonder lood). Deze behandelingen worden voornamelijk toegepast op FR-4- of CEM-3-materialen, maar er zijn ook oppervlaktebehandelingen voor materialen op papierbasis en coatings van dennenhars. Als slechte vertinning (tin-erosie) niet wordt genoemd, kunnen de oorzaken onder andere de productie van de soldeerpasta door de fabrikant en het materiaalproces zijn. Problemen met printplaten kunnen verschillende oorzaken hebben:

• Of er tijdens het printen van PCB's een oliefilm op de PAN zit, die het vertinnend effect kan blokkeren; dit kan worden geverifieerd door middel van een vertintest.
• Of de smering op de PAN voldoet aan de ontwerpeisen, dat wil zeggen of het ontwerp van het soldeervlak de ondersteunende werking van de componenten voldoende kan garanderen.
• Of het soldeerkussen verontreinigd is, kan worden bepaald door middel van ionenverontreinigingstests.

De bovenstaande drie punten zijn in feite de belangrijkste aspecten waarmee PCB-fabrikanten rekening houden. Wat betreft de voor- en nadelen van verschillende oppervlaktebehandelingsmethoden: elk heeft zijn eigen sterke en zwakke punten! In termen van vergulden kan het de opslagtijd van de PCB verlengen, en de veranderingen in de temperatuur en vochtigheid van de externe omgeving zijn relatief klein (vergeleken met andere oppervlaktebehandelingen), en het kan over het algemeen ongeveer een jaar worden bewaard; Oppervlaktebehandeling met tinspuiten is secundair, OSP is de volgende, en deze twee oppervlaktebehandelingen vereisen veel aandacht voor de opslagtijd van de omgevingstemperatuur en vochtigheid.

Over het algemeen is de oppervlaktebehandeling van verzilveren enigszins anders, met een hogere prijs, strengere opslagomstandigheden, waarbij verpakking met zwavelvrij papier vereist is! En de bewaartijd is ongeveer drie maanden! Qua vertinnend effect zijn onderdompelingsgoud, OSP en tinspuiten feitelijk vergelijkbaar, en fabrikanten houden vooral rekening met de kosteneffectiviteit!