Како одабрати површинску обраду за високо{0}}штампане плоче? Анализа ефеката потонућа злата, потонулог сребра и потонулог калаја на сигнале

У наставку ћемо систематски анализирати избор високофреквентне обраде површине ПЦБ-а из четири димензије: принцип скин ефекта, механизам утицаја на сигнал три процеса, поређење измерених података и одлука о избору.

У наставку ћемо систематски анализирати избор високофреквентне обраде површине ПЦБ-а из четири димензије: принцип скин ефекта, механизам утицаја на сигнал три процеса, поређење измерених података и одлука о избору.

2, Утицај ЕНИГ-а на сигнале
Структура и принцип
Структура процеса таложења злата је: површина бакра+слој никла (3-5 μм)+слој злата (0,05~0,15 μм). Златни слој је изузетно танак, а право главно тело је слој никла.

Анализа утицаја сигнала
1. Значајно повећање губитака{1}}високих фреквенција
Отпорност никла је више од четири пута већа од бакра, а дебљина слоја никла (3-5 μм) је много већа од дубине коже на 10 ГХз (0,66 μм)
Струје високе фреквенције се шире скоро у потпуности унутар слоја никла, а не у слоју бакра
Према индустријским тестовима, ЕНИГ повећава губитке за приближно 19,3% у поређењу са голим бакром на 10 ГХз; Повећање за приближно 25,1% на 20 ГХз
На фреквенцијском опсегу од 28 ГХз, ЕНИГ може да унесе додатни губитак уметања од приближно 0,06-0,15 дБ/цм у поређењу са голим бакром

2. Степен удара зависи од дебљине слоја никла
Слој никла се повећао са 3 μм на 6 μм, што је резултирало повећањем губитка сигнала од приближно 15%
Слој злата се повећао са 0,03 μм на 0,1 μм, а губитак је повећан за око 5% (утицај је много мањи од слоја никла)

3. Други имплицитни ризици
Ризик од црног лемног јастучића: корозија и оксидација слоја никла, изузетно ниска механичка чврстоћа лемних спојева
Храпавост слоја никла је релативно висока, што додатно повећава импедансу путање и рефлексију

Граница применљивости
Када је радна фреквенција испод 10 ГХз и буџет за губитке је слаб, свеобухватна исплативост{1}}је висока
Сценарији који захтевају-дуготрајно складиштење (преко 12 месеци) и вишеструке поправке
Не препоручују се фреквенције милиметарских таласа изнад 20 ГХз

3, Утицај Иммерсион Силвер на сигнале
Структура и принцип
Потонуће сребро наноси веома танак слој чистог сребра на површину бакра реакцијом померања, чија се дебљина обично креће од 0,1 до 0,3 μм.

Анализа утицаја сигнала
1. Оптималне високе{1}}перформансе
Отпорност сребра (1,59 μ Ω· цм) је нешто нижа од отпорности бакра, што га чини најпроводљивијим металом међу свим металима
Дебљина сребрног слоја (0,1~0,3 μм) је тања у поређењу са дубином коже од 10 ГХз (0,66 μм), а струја високе{4}}и даље може добро да уђе у слој бакра
Додатни губитак је скоро занемарљив и представља најприкладнији процес површинске обраде за високо{0}}сигнале
2. Добра равност површине
Површина сребрног слоја је густа и глатка, смањујући губитке расејања узроковане храпавости
У фреквенцијском опсегу милиметарских таласа (изнад 30 ГХз), предности равности су посебно значајне

Изазов поузданости (цена)
1. Сребрна сеоба
У условима високе влажности и пристрасности, јони сребра мигрирају дуж површине ПЦБ-а да би формирали дендритске кристале
Може доћи до цурења или чак кратког споја између јастучића за лемљење са финим размаком (мањим или једнаким 0,5 мм)
Посебно су погођени диференцијални парови високе фреквенције или микротракасте линије
2. Сумпорисање и оксидација
Изузетно осетљив на сулфиде, може променити боју након неколико сати излагања ваздуху

Утиче на заварљивост и стабилност контактне отпорности

Строго затворите паковање и контролишите време излагања пре наношења фластера
3. Кратак век складиштења
Обично само 6-12 месеци, много мање од више од 12 месеци потапања у злато

Граница применљивости
РФ високе фреквенције изнад 10 ГХз, 5Г милиметарски талас, радар, сателитска комуникација
Високе брзине сигналних веза које захтевају изузетно мале губитке при уметању
Користите са опрезом у високој влажности, на отвореном и у индустријском окружењу (захтевају три отпорне боје и повећање размака између јастучића)
Производи за дуготрајно складиштење

4, Утицај Иммерсион Тин на сигнале
Структура и принцип
Наношење чистог калајног слоја на површину бакра, обично дебљине 0,8-1,2 μм.

Анализа утицаја сигнала
1. Висок-губитак фреквенције је знатно већи од губитка сребра
Отпорност калаја је 6,4 пута већа од бакра (11,0 × 10 ⁻⁸Ω· м)
Дебљина лименог слоја (0,8~1,2 μм) приближава се или премашује дубину коже (0,66 μм) на 10 ГХз
Струја високе фреквенције се углавном шири у слоју калаја високог отпора, са значајним губитком уметања
2. Предност равности (једини нагласак)
Површина депонованог калаја је изузетно глатка, а губитак храпавости проводника је мали
Ова предност је требало да буде израженија у фреквенцијском опсегу милиметарских таласа, али је надокнађена високом отпорношћу самог калаја

Изазов поузданости
1. Тин Вхискер Гровтх
Током процеса ослобађања од напрезања лименог слоја, микрометарске игле попут бркова спонтано расту
Узак размак између плочица за лемљење може изазвати повремене кратке спојеве
Дугорочна претња конзистентности импедансе високе{0}}фреквенције
2. Раст слоја ИМЦ
Интерметална једињења бакра и калаја (Цу ₆ Сн ₅, итд.) настављају да расту чак и на собној температури
Отпорност ИМЦ је много већа од отпорности чистог калаја и повећава се са старењем
Споро повећање отпора контакта је неприхватљиво за РФ предње{0}}уређаје који захтевају високу фазну стабилност
3. Ограничен век складиштења
Дуготрајно складиштење је склоно оксидацији и промени боје

Граница применљивости
Апликације ниске фреквенције испод 10 ГХз
Сценарији са високим захтевима за равност и компатибилност лемљења, као што су аутомобилска електроника и индустријске контролне плоче
Не препоручује се за сценарије РФ/милиметарских таласа
Апликације које захтевају изузетно високу фазну стабилност

•  
•  

• 6, Предлози за одлуку о избору
  Изаберите према сценарију апликације
  1. Millimeter wave/ultra-high frequency (>20 ГХз, као што је 5Г милиметарски талас, 77Г радар)

  Пожељно: сребрна имерзија - са најмањим губитком високе-фреквенције и најбољим електричним перформансама

  Пратеће мере: вакуумско запечаћено паковање, контрола времена излагања пре крпљења, наношење три отпорне боје за сузбијање миграције сребра

  Ако је способност контроле процеса монтаже јака, ОСП је крајња опција са малим губицима (али има кратак период складиштења и није отпоран на вишеструко преливање)

  2. РФ високе фреквенције (5-20 ГХз, као што је 5Г Суб-6Г, ВиФи 6Е)

  Први избор: сребро потопљено - оптималне перформансе, уз истовремено разматрање заварљивости

  Алтернатива: Потапање злата (када је буџет за губитак довољан), обратите пажњу на контролу дебљине слоја никла унутар 3-4 μм

  3. Средње ниске фреквенције (<5 GHz)+high reliability requirements

  Први избор: Потопљено злато - јака отпорност на оксидацију, дуг век складиштења, стабилно заваривање

  Ако је осетљиво на трошкове: таложење калаја (обратите пажњу на ризик од бркова од калаја и пеците да бисте ублажили стрес)

•  

   

  4. Сценарији као што је аутомобилски радар који захтевају крутост за равност

  Таложење калаја+процес ослобађања од напрезања при печењу - оптимална равност, али је потребна строга контрола бркова лима и раста ИМЦ-а

  Важан додатак: Немојте занемарити храпавост бакарне фолије
  Без обзира на то који површински третман је изабран, храпавост основне бакарне фолије често има већи утицај на губитке високе{0}}фреквенције него сам површински третман:

  На високим фреквенцијама, разлика у губитку проводника узрокована различитим храпавостима може достићи 0,3 ~ 0,5 дБ/нцх

  Плоче високе фреквенције морају бити упарене са ВЛП/ХВЛП бакарним фолијама ниске храпавости и дизајниране у комбинацији са процесима површинске обраде

  Претходни процес микро нагризања такође може утицати на коначну храпавост површине, а потребна је јасна комуникација са фабриком плоча

•