Cara Memilih Permukaan Akhir untuk Desain PCB Anda
Ⅱ Evaluasi dan Perbandingan
Diposting: 16 November 2022
Kategori: Blog
Tag: PCB,pcba,perakitan PCB,pembuatan PCB, permukaan akhir PCB
Ada banyak tips mengenai penyelesaian permukaan, seperti HASL bebas timah yang bermasalah dalam mendapatkan kerataan yang konsisten.Elektrolit Ni/Au sangat mahal dan jika terlalu banyak emas yang disimpan pada bantalan, dapat menyebabkan sambungan solder menjadi rapuh.Timah perendaman mengalami penurunan kemampuan solder setelah terpapar beberapa siklus panas, seperti pada proses reflow PCBA sisi atas dan bawah, dll. Perbedaan permukaan akhir di atas perlu diketahui dengan jelas.Tabel di bawah ini menunjukkan evaluasi kasar untuk penyelesaian permukaan papan sirkuit cetak yang sering diterapkan.
Tabel 1 Penjelasan singkat tentang proses manufaktur, pro dan kontra yang signifikan, dan aplikasi umum dari permukaan akhir PCB bebas timah yang populer
| Permukaan PCB Selesai | Proses | Ketebalan | Keuntungan | Kekurangan | Aplikasi Khas |
| HASL bebas timah | Papan PCB direndam dalam rendaman timah cair dan kemudian ditiup dengan pisau udara panas untuk menepuk rata dan menghilangkan sisa solder. | 30µin(1µm) -1500µin(40µm) | Kemampuan solder yang baik;Tersedia secara luas;Dapat diperbaiki/dikerjakan ulang;Rak panjang panjang | Permukaan tidak rata;Kejutan termal;Pembasahan yang buruk;jembatan solder;PTH yang terpasang. | Berlaku secara luas;Cocok untuk bantalan dan jarak yang lebih besar;Tidak cocok untuk HDI dengan nada halus <20 mil (0,5 mm) dan BGA;Tidak baik untuk PTH;Tidak cocok untuk PCB tembaga tebal;Biasanya, aplikasi: Papan sirkuit untuk pengujian kelistrikan, penyolderan tangan, beberapa perangkat elektronik berperforma tinggi seperti perangkat luar angkasa dan militer. |
| OSP | Menerapkan senyawa organik secara kimia ke permukaan papan membentuk lapisan logam organik untuk melindungi tembaga yang terbuka dari karat. | 46µin (1,15µm)-52µin(1,3µm) | Biaya rendah;Bantalannya seragam dan rata;Kemampuan solder yang baik;Dapat disatukan dengan permukaan akhir lainnya;Prosesnya sederhana;Dapat dikerjakan ulang (di dalam bengkel). | Sensitif terhadap penanganan;Umur simpan yang pendek.Penyebaran solder sangat terbatas;Degradasi kemampuan solder dengan peningkatan suhu & siklus;Tidak konduktif;Sulit untuk diperiksa, penyelidikan ICT, masalah ionik & press-fit | Berlaku secara luas;Sangat cocok untuk SMT/nada halus/BGA/komponen kecil;Sajikan papan;Tidak baik untuk PTH;Tidak cocok untuk teknologi crimping |
| ENIG | Suatu proses kimia yang melapisi tembaga yang terbuka dengan Nikel dan Emas, sehingga terdiri dari lapisan logam ganda. | 2µin (0,05µm)– 5µin (0,125µm) Emas di atas 120µin (3µm)– 240µin (6µm) Nikel | Kemampuan solder yang sangat baik;Bantalannya rata dan seragam;Kelenturan kawat Al;Resistensi kontak rendah;Umur simpan yang lama;Ketahanan korosi dan daya tahan yang baik | Kekhawatiran “Bantalan Hitam”;Kehilangan sinyal untuk aplikasi integritas sinyal;tidak dapat mengerjakan ulang | Sangat baik untuk Perakitan nada halus dan penempatan pemasangan permukaan yang kompleks (BGA, QFP…);Sangat baik untuk berbagai jenis penyolderan;Lebih disukai untuk PTH, tekan pas;Kawat Dapat Diikat;Merekomendasikan untuk PCB dengan aplikasi keandalan tinggi seperti konsumen luar angkasa, militer, medis dan kelas atas, dll.;Tidak disarankan untuk Bantalan Kontak Sentuh. |
| Elektrolit Ni/Au (Emas lunak) | 99,99% murni – Emas 24 karat diaplikasikan di atas lapisan nikel melalui proses elektrolitik sebelum masker solder. | 99,99% Emas murni, 24 Karat 30µin (0,8µm) -50µin (1,3µm) dengan 100µin (2,5µm) -200µin (5µm) Nikel | Permukaan yang keras dan tahan lama;Konduktivitas yang bagus;Kebosanan;Kelenturan kawat Al;Resistensi kontak rendah;Umur simpan yang panjang | Mahal;Au getas jika terlalu tebal;Batasan tata letak;Pemrosesan ekstra/tenaga kerja yang padat;Tidak cocok untuk menyolder;Pelapisan tidak seragam | Terutama digunakan dalam ikatan kawat (Al & Au) dalam paket chip seperti COB (Chip on Board) |
| Elektrolit Ni/Au (Emas keras) | 98% murni – Emas 23 karat dengan pengeras yang ditambahkan ke wadah pelapisan yang diaplikasikan di atas lapisan nikel melalui proses elektrolitik. | 98% Emas murni, 23 Karat30µin(0,8µm) -50µin(1,3µm) lebih dari 100µin(2,5µm) -150µin(4µm) Nikel | Kemampuan solder yang sangat baik;Bantalannya rata dan seragam;Kelenturan kawat Al;Resistensi kontak rendah;Dapat dikerjakan ulang | Korosi noda (penanganan & penyimpanan) di lingkungan belerang tinggi;Mengurangi opsi rantai pasokan untuk mendukung penyelesaian ini;Jendela pengoperasian pendek antar tahap perakitan. | Terutama digunakan untuk interkoneksi listrik seperti konektor tepi (jari emas), papan pembawa IC (PBGA/FCBGA/FCCSP...), Keyboard, kontak baterai dan beberapa bantalan uji, dll. |
| Perendaman Ag | lapisan Perak diendapkan pada permukaan tembaga melalui proses pelapisan tanpa listrik setelah pengetsaan tetapi sebelum masker solder | 5µin(0,12µm) -20µin(0,5µm) | Kemampuan solder yang sangat baik;Bantalannya rata dan seragam;Kelenturan kawat Al;Resistensi kontak rendah;Dapat dikerjakan ulang | Korosi noda (penanganan & penyimpanan) di lingkungan belerang tinggi;Mengurangi opsi rantai pasokan untuk mendukung penyelesaian ini;Jendela pengoperasian pendek antar tahap perakitan. | Alternatif ekonomis dibandingkan ENIG untuk Jejak Halus dan BGA;Ideal untuk aplikasi sinyal kecepatan tinggi;Baik untuk sakelar membran, pelindung EMI, dan ikatan kawat aluminium;Cocok untuk pers fit. |
| Layar Perendaman | Dalam rendaman kimia tanpa listrik, lapisan tipis timah putih mengendap langsung pada tembaga papan sirkuit sebagai penghalang untuk menghindari oksidasi. | 25µin (0,7µm)-60µin(1,5µm) | Terbaik untuk teknologi press fit;Hemat biaya;bidang;Kemampuan solder yang sangat baik (saat masih segar) dan keandalan;Kebosanan | Degradasi kemampuan solder dengan peningkatan suhu & siklus;Timah yang terbuka pada perakitan akhir dapat menimbulkan korosi;Penanganan masalah;Wiskering Timah;Tidak cocok untuk PTH;Mengandung Thiourea, Karsinogen yang dikenal. | Merekomendasikan untuk produksi dalam jumlah besar;Baik untuk penempatan SMD, BGA;Terbaik untuk press fit dan backplanes;Tidak direkomendasikan untuk PTH, saklar kontak, dan penggunaan dengan masker yang dapat dikupas |
Tabel 2 Evaluasi sifat khas Permukaan Akhir PCB modern pada produksi dan aplikasi
| Produksi pelapis permukaan yang paling umum digunakan | |||||||||
| Properti | ENIG | ENEPIG | Emas Lembut | Emas keras | IAg | Adalah n | HASL | HASL- LF | OSP |
| Kepopuleran | Tinggi | Rendah | Rendah | Rendah | Sedang | Rendah | Rendah | Tinggi | Sedang |
| Biaya Proses | Tinggi (1,3x) | Tinggi (2,5x) | Tertinggi (3,5x) | Tertinggi (3,5x) | Sedang (1,1x) | Sedang (1,1x) | Rendah (1,0x) | Rendah (1,0x) | Terendah (0,8x) |
| Menyetorkan | Pencelupan | Pencelupan | Elektrolit | Elektrolit | Pencelupan | Pencelupan | Pencelupan | Pencelupan | Pencelupan |
| Umur Simpan | Panjang | Panjang | Panjang | Panjang | Sedang | Sedang | Panjang | Panjang | Pendek |
| Sesuai RoHS | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | No | Ya | Ya |
| Ko-planaritas Permukaan untuk SMT | Bagus sekali | Bagus sekali | Bagus sekali | Bagus sekali | Bagus sekali | Bagus sekali | Miskin | Bagus | Bagus sekali |
| Tembaga Terkena | No | No | No | Ya | No | No | No | No | Ya |
| Penanganan | Normal | Normal | Normal | Normal | Kritis | Kritis | Normal | Normal | Kritis |
| Upaya Proses | Sedang | Sedang | Tinggi | Tinggi | Sedang | Sedang | Sedang | Sedang | Rendah |
| Kapasitas Pengerjaan Ulang | No | No | No | No | Ya | Tidak disarankan | Ya | Ya | Ya |
| Siklus Termal yang Diperlukan | banyak | banyak | banyak | banyak | banyak | 2-3 | banyak | banyak | 2 |
| Masalah kumis | No | No | No | No | No | Ya | No | No | No |
| Kejutan Termal (PCB MFG) | Rendah | Rendah | Rendah | Rendah | Sangat rendah | Sangat rendah | Tinggi | Tinggi | Sangat rendah |
| Resistensi Rendah / Kecepatan Tinggi | No | No | No | No | Ya | No | No | No | T/A |
| Aplikasi penyelesaian permukaan yang paling umum digunakan | |||||||||
| Aplikasi | ENIG | ENEPIG | Emas Lembut | Emas Keras | IAg | Adalah n | HASL | LF-HASL | OSP |
| Kaku | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya |
| Melenturkan | Terbatas | Terbatas | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya |
| Fleksibel-Kaku | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Tidak Disukai |
| Nada Halus | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Tidak Disukai | Tidak Disukai | Ya |
| BGA & μBGA | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Tidak Disukai | Tidak Disukai | Ya |
| Kemampuan solder ganda | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Terbatas |
| Balik Chip | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | No | No | Ya |
| Tekan Cocok | Terbatas | Terbatas | Terbatas | Terbatas | Ya | Bagus sekali | Ya | Ya | Terbatas |
| Melalui Lubang | Ya | Ya | Ya | Ya | Ya | No | No | No | No |
| Ikatan Kawat | Ya (Al) | Ya (Al, Au) | Ya (Al, Au) | Ya (Al) | Variabel (Al) | No | No | No | Ya (Al) |
| Keterbasahan Solder | Bagus | Bagus | Bagus | Bagus | Sangat bagus | Bagus | Miskin | Miskin | Bagus |
| Integritas Sambungan Solder | Bagus | Bagus | Miskin | Miskin | Bagus sekali | Bagus | Bagus | Bagus | Bagus |
Umur simpan adalah elemen penting yang perlu Anda pertimbangkan saat membuat jadwal produksi.Umur Simpanadalah jendela operasi yang memberikan finishing agar memiliki kemampuan las PCB yang lengkap.Sangat penting untuk memastikan semua PCB Anda dirakit dalam umur simpan.Selain bahan dan proses yang membuat permukaan akhir, umur simpan hasil akhir juga sangat dipengaruhidengan pengemasan dan penyimpanan PCB.Penerapan metodologi penyimpanan yang tepat yang disarankan oleh pedoman IPC-1601 akan menjaga kemampuan las dan keandalan hasil akhir.
Tabel 3 Perbandingan umur simpan antara Permukaan Akhir PCB yang Populer
|
| KEHIDUPAN SHEL yang khas | Umur Simpan yang Disarankan | Peluang Pengolahan Ulang |
| HASL-LF | 12 bulan | 12 bulan | YA |
| OSP | 3 bulan | 1 Bulan | YA |
| ENIG | 12 bulan | 6 bulan | TIDAK* |
| ENEPIG | 6 bulan | 6 bulan | TIDAK* |
| Elektrolit Ni/Au | 12 bulan | 12 bulan | NO |
| IAg | 6 bulan | 3 bulan | YA |
| Adalah n | 6 bulan | 3 bulan | YA** |
* Untuk finishing ENIG dan ENEPIG, tersedia siklus reaktivasi untuk meningkatkan keterbasahan permukaan dan umur simpan.
** Pengerjaan ulang Timah Kimia tidak disarankan.
Kembalike Blog
Waktu posting: 16 November 2022
