Dlaczego na płytkach PCB potrzebne jest złocenie zanurzeniowe i złocenie?

Obróbka powierzchni PCB

• Obróbka antyoksydacyjna, natryskowe cynowanie, natryskowe cynowanie bezołowiowe, złocenie, cynowanie, srebrzenie, twarde złocenie, pełne złocenie, złote nakładki, nikiel-pallad-złoto.
• OSP (organiczne środki konserwujące lutowność): Niski koszt, dobra lutowalność, ścisłe warunki przechowywania, krótki czas przechowywania, proces przyjazny dla środowiska, dobre lutowanie i płaskość.
• Natryskiwanie cyny: Deski pokryte powłoką natryskową są zazwyczaj wielowarstwowy Wysokiej precyzji próbki płytek PCB (4-60 warstw), które są wykorzystywane w wielu dużych krajowych przedsiębiorstwach komunikacyjnych, komputerowych, zajmujących się sprzętem medycznym, przemysłem lotniczym i jednostkach badawczych.
• Złote Palce: Łączące elementy między modułem pamięci a gniazdem pamięci w module pamięci, przez które przesyłane są wszystkie sygnały. Składa się z wielu złotych przewodzących elementów stykowych ułożonych jak palce, ponieważ są złocone na powierzchni.
• Produkcja Złotych Palców: Polega na nałożeniu warstwy złota na płytkę pokrytą miedzią za pomocą specjalnego procesu. Złoto jest wybierane ze względu na jego silną odporność na utlenianie i przewodnictwo. Jednak ze względu na wysoki koszt złota wiele pamięci obecnie wykorzystuje zamiast tego cynowanie, które rozpoczęło się w latach 1990. „Złote palce” płyt głównych, pamięci, kart graficznych i innych urządzeń są obecnie wykonane głównie z cyny, a jedynie niektóre akcesoria serwerów/stacji roboczych o wysokiej wydajności nadal wykorzystują złocenie, które jest naturalnie drogie.

Dlaczego warto stosować płytki pokryte złotem

Wraz ze wzrostem integracji układów scalonych, liczba pinów w tych układach rośnie, a ich gęstość rośnie. Technologia pionowego natryskiwania cyny utrudnia spłaszczanie cienkich połączeń lutowniczych, co utrudnia proces montażu SMT . Ponadto, żywotność płytek pokrytych cyną natryskową jest bardzo krótka. Płytki złocone rozwiązują te problemy.

W przypadku technologii montażu powierzchniowego, zwłaszcza w przypadku ultra-małych komponentów montowanych powierzchniowo 0603 i 0402, płaskość połączeń lutowanych bezpośrednio wpływa na jakość procesu drukowania pasty lutowniczej, co ma decydujący wpływ na jakość późniejszego procesu lutowania rozpływowego. Dlatego też pełne złocenie płytki jest często spotykane w technologii montażu powierzchniowego o wysokiej gęstości i ultra-małych.

Podczas etapu produkcji próbnej, ze względu na czynniki takie jak zakup komponentów, płytka często nie jest lutowana od razu po przybyciu, ale często musi czekać kilka tygodni lub nawet kilka miesięcy przed użyciem. Okres przydatności płytek pozłacanych jest wielokrotnie dłuższy niż w przypadku stopu ołowiowo-cynowego, więc każdy chętnie ich używa.

Ponadto koszt złoconych PCB na etapie próbkowania jest prawie taki sam jak koszt płytek ze stopu ołowiu i cyny. Jednak wraz ze wzrostem gęstości okablowania szerokość linii i odstępy osiągnęły 2-4 mil. Spowodowało to problem zwarć w przewodach złotych: Wraz ze wzrostem częstotliwości sygnału, efekt efektu naskórkowego na transmisję sygnału między wieloma warstwami powłoki staje się bardziej widoczny. Efekt naskórkowy odnosi się do: w przypadku prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości prąd ma tendencję do przepływu po powierzchni przewodnika. Zgodnie z obliczeniami głębokość naskórkowa jest związana z częstotliwością.

Dlaczego warto używać złotych płytek immersyjnych

Aby rozwiązać powyższe problemy związane z płytkami ze złoceniem, płytki PCB wykorzystujące metodę zanurzeniową w złocie mają następujące cechy:

1. Ponieważ struktura kryształu powstająca w wyniku zanurzenia w złocie różni się od tej powstającej w wyniku złocenia, zanurzenie w złocie jest bardziej żółte niż złocenie, z czego klienci są bardziej zadowoleni.

2. Ponieważ struktura krystaliczna powstająca w wyniku zanurzenia w złocie różni się od tej powstającej w wyniku złocenia, lutowanie metodą zanurzeniową w złocie jest łatwiejsze niż złocenie i nie powoduje wad lutowania, które mogłyby powodować skargi klientów.

3. Ponieważ tylko pady płytki immersyjnej ze złotem mają powłokę niklowo-złotą, transmisja sygnału w efekcie naskórkowym odbywa się w warstwie miedzi i nie wpływa na sygnał.

4. Ponieważ struktura krystaliczna złoconego złota jest gęstsza niż w przypadku złocenia galwanicznego, jest mniej podatna na utlenianie.

5. Ponieważ tylko pady płytki immersyjnej ze złotem mają powłokę niklowo-złotą, nie wystąpią żadne zwarcia złotego przewodu, które są mikrozwarciami.

6 Ponieważ tylko pady płytki pokrytej złotem mają powłokę niklowo-złotą, połączenie warstwy lutowniczej na ścieżkach i warstwy miedzi jest bezpieczniejsze.

7. Gdy inżynieria CAM wykonuje kompensację, odstępy nie ulegną zmianie.

8. Ponieważ struktura krystaliczna zanurzenia w złocie różni się od struktury złocenia, łatwiej jest kontrolować jego naprężenie, co bardziej sprzyja procesowi wiązania produktów klejonych. Jednocześnie, ponieważ zanurzenie w złocie jest bardziej miękkie niż złocenie, płytki zanurzeniowe w złocie nie są odporne na zużycie, gdy są używane jako złote palce.

9. Płaskość i trwałość płytek do złocenia są tak samo dobre jak płytek do złocenia.

Płyty zanurzeniowe do złota kontra płyty do złocenia

W rzeczywistości proces złocenia można podzielić na dwa rodzaje: złoto galwaniczne i złoto immersyjne. W przypadku złocenia efekt lutowania jest znacznie ograniczony, podczas gdy efekt lutowania złota immersyjnego jest stosunkowo lepszy. O ile producent nie wymaga klejenia, większość producentów wybiera proces złocenia immersyjnego! Ogólnie rzecz biorąc, powszechne metody obróbki powierzchni PCB to: złocenie (złoto galwaniczne, złoto immersyjne), srebrzenie, OSP , cynowanie natryskowe (z ołowiem i bez). Obróbki te dotyczą głównie materiałów FR-4 lub CEM-3, a także materiałów papierowych i powłok z kalafonii sosnowej. Jeśli wykluczymy słabe cynowanie (zużycie cyny), przyczynami są produkcja pasty lutowniczej przez producenta łatek oraz proces produkcji materiału. Problemy z PCB mogą mieć kilka przyczyn:

• Czy w trakcie drukowania PCB na płytce PAN tworzy się warstwa oleju, która może blokować efekt cynowania? Można to sprawdzić za pomocą próby cynowania.
• Czy smarowanie płytki PAN spełnia wymagania projektowe, tzn. czy konstrukcja pola lutowniczego może zapewnić odpowiednie podparcie podzespołów.
• Czy pole lutownicze jest zanieczyszczone, co można stwierdzić za pomocą badania zanieczyszczenia jonowego.

Powyższe trzy punkty to zasadniczo kluczowe aspekty rozważane przez producentów PCB. Jeśli chodzi o zalety i wady kilku metod obróbki powierzchni, każda z nich ma swoje mocne i słabe strony! Jeśli chodzi o złocenie, może ono wydłużyć czas przechowywania PCB, a zmiany temperatury i wilgotności otoczenia zewnętrznego są stosunkowo niewielkie (w porównaniu z innymi metodami obróbki powierzchni) i zazwyczaj można je przechowywać przez około rok; obróbka powierzchni natryskiem cyny jest drugorzędna, OSP jest następna, a te dwie metody obróbki powierzchni wymagają dużej uwagi w zakresie temperatury otoczenia i czasu przechowywania wilgotności.

Ogólnie rzecz biorąc, obróbka powierzchni srebrem jest nieco inna, z wyższą ceną, bardziej rygorystycznymi warunkami przechowywania, wymagającymi pakowania w papier bezsiarkowy! A czas przechowywania wynosi około trzech miesięcy! Jeśli chodzi o efekt cynowania, złoto zanurzeniowe, OSP i natryskiwanie cyny są w rzeczywistości podobne, a producenci biorą pod uwagę głównie opłacalność!