उच्च आवृत्ति वाले पीसीबी बोर्ड के लिए भूतल उपचार कैसे चुनें? सिग्नल पर डूबते सोने, डूबती चाँदी और डूबते टिन के प्रभावों का विश्लेषण

नीचे, हम चार आयामों से उच्च आवृत्ति पीसीबी सतह उपचार के चयन का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण करेंगे: त्वचा प्रभाव सिद्धांत, तीन प्रक्रियाओं का संकेत प्रभाव तंत्र, मापा डेटा की तुलना, और चयन निर्णय।

नीचे, हम चार आयामों से उच्च आवृत्ति पीसीबी सतह उपचार के चयन का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण करेंगे: त्वचा प्रभाव सिद्धांत, तीन प्रक्रियाओं का संकेत प्रभाव तंत्र, मापा डेटा की तुलना, और चयन निर्णय।

2, सिग्नलों पर ENIG का प्रभाव
संरचना एवं सिद्धांत
सोने के जमाव की प्रक्रिया की संरचना है: तांबे की सतह + निकल परत (3-5 μ मीटर) + सोने की परत (0.05 ~ 0.15 μ मीटर)। सोने की परत बेहद पतली होती है, और असली मुख्य भाग निकल की परत होती है।

सिग्नल प्रभाव विश्लेषण
1. उच्च-आवृत्ति हानियों में उल्लेखनीय वृद्धि
निकल की प्रतिरोधकता तांबे की तुलना में चार गुना से अधिक है, और निकल परत की मोटाई (3-5 μ मीटर) त्वचा की गहराई 10 गीगाहर्ट्ज (0.66 μ मीटर) से बहुत अधिक है।
उच्च आवृत्ति धाराएँ तांबे की परत के बजाय लगभग पूरी तरह से निकल परत के भीतर फैलती हैं
उद्योग परीक्षणों के अनुसार, ENIG 10 गीगाहर्ट्ज़ पर नंगे तांबे की तुलना में घाटे को लगभग 19.3% बढ़ा देता है; 20 गीगाहर्ट्ज़ पर लगभग 25.1% की वृद्धि
28 गीगाहर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी बैंड पर, ENIG नंगे तांबे की तुलना में लगभग 0.06-0.15 डीबी/सेमी की अतिरिक्त प्रविष्टि हानि पेश कर सकता है।

2. प्रभाव की डिग्री निकल परत की मोटाई पर निर्भर करती है
निकेल परत 3 μm से बढ़कर 6 μm हो गई, जिसके परिणामस्वरूप सिग्नल हानि में लगभग 15% की वृद्धि हुई
सोने की परत 0.03 μm से बढ़कर 0.1 μm हो गई, और नुकसान लगभग 5% बढ़ गया (प्रभाव निकल परत की तुलना में बहुत छोटा है)

3. अन्य निहित जोखिम
ब्लैक सोल्डर पैड जोखिम: निकल परत का क्षरण और ऑक्सीकरण, सोल्डर जोड़ों की बेहद कम यांत्रिक शक्ति
निकल परत का खुरदरापन अपेक्षाकृत अधिक है, जिससे पथ प्रतिबाधा और प्रतिबिंब और भी बढ़ जाता है

प्रयोज्यता सीमा
जब ऑपरेटिंग आवृत्ति 10 गीगाहर्ट्ज़ से कम होती है और हानि बजट ढीला होता है, तो व्यापक लागत-प्रभावशीलता अधिक होती है
ऐसे परिदृश्य जिनमें दीर्घकालिक भंडारण (12 महीने से अधिक) और एकाधिक मरम्मत की आवश्यकता होती है
20 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर मिलीमीटर तरंग आवृत्तियों की अनुशंसा नहीं की जाती है

3, सिग्नलों पर विसर्जन चांदी का प्रभाव
संरचना एवं सिद्धांत
डूबती हुई चांदी विस्थापन प्रतिक्रिया के माध्यम से तांबे की सतह पर शुद्ध चांदी की एक बहुत पतली परत जमा करती है, जिसकी मोटाई आमतौर पर 0.1 से 0.3 μ मीटर तक होती है।

सिग्नल प्रभाव विश्लेषण
1. इष्टतम उच्च-आवृत्ति प्रदर्शन
चांदी की प्रतिरोधकता (1.59 μ Ω· सेमी) तांबे की तुलना में थोड़ी कम है, जो इसे सभी धातुओं में सबसे अधिक प्रवाहकीय धातु बनाती है।
चांदी की परत की मोटाई (0.1~0.3 μm) 10 GHz (0.66 μm) की त्वचा की गहराई की तुलना में पतली है, और उच्च आवृत्ति धारा अभी भी तांबे की परत में अच्छी तरह से प्रवेश कर सकती है
अतिरिक्त हानि लगभग नगण्य है और उच्च आवृत्ति संकेतों के लिए यह सबसे अनुकूल सतह उपचार प्रक्रिया है
2. अच्छी सतह समतलता
चांदी की परत की सतह घनी और चिकनी होती है, जो खुरदरेपन के कारण होने वाले बिखराव के नुकसान को कम करती है
मिलीमीटर तरंग आवृत्ति बैंड (30 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर) में, समतलता के लाभ विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं

विश्वसनीयता चुनौती (लागत)
1. सिल्वर माइग्रेशन
उच्च आर्द्रता और पूर्वाग्रह वाले वातावरण में, चांदी के आयन डेंड्राइटिक क्रिस्टल बनाने के लिए पीसीबी सतह के साथ स्थानांतरित होते हैं
बारीक दूरी (0.5 मिमी से कम या इसके बराबर) वाले सोल्डर पैड के बीच रिसाव या शॉर्ट सर्किट भी हो सकता है।
उच्च आवृत्ति अंतर जोड़े या माइक्रोस्ट्रिप लाइनें विशेष रूप से प्रभावित होती हैं
2. सल्फ्यूराइजेशन और ऑक्सीकरण
सल्फाइड के प्रति अत्यधिक संवेदनशील, कई घंटों तक हवा के संपर्क में रहने के बाद रंग बदल सकता है

वेल्डेबिलिटी और संपर्क प्रतिरोध स्थिरता को प्रभावित करता है

पैच लगाने से पहले पैकेजिंग को सख्ती से सील करें और एक्सपोज़र समय को नियंत्रित करें
3. लघु भंडारण जीवन
आमतौर पर केवल 6-12 महीने, जो सोने में डूबे रहने के 12 महीनों से अधिक की तुलना में बहुत कम है

प्रयोज्यता सीमा
10 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर उच्च आवृत्ति आरएफ, 5जी मिलीमीटर तरंग, रडार, उपग्रह संचार
उच्च गति सिग्नल लिंक के लिए बेहद कम प्रविष्टि हानि की आवश्यकता होती है
उच्च आर्द्रता, बाहरी और औद्योगिक वातावरण में सावधानी के साथ उपयोग करें (तीन प्रूफ पेंट की आवश्यकता होती है और पैड के बीच की दूरी बढ़ानी पड़ती है)
दीर्घकालिक भंडारण उत्पाद

4, सिग्नलों पर इमर्शन टिन का प्रभाव
संरचना एवं सिद्धांत
तांबे की सतह पर शुद्ध टिन की परत का जमाव, आमतौर पर 0.8-1.2 μ मीटर की मोटाई के साथ।

सिग्नल प्रभाव विश्लेषण
1. उच्च -आवृत्ति हानि चांदी के जमाव की तुलना में काफी अधिक है
टिन की प्रतिरोधकता तांबे की प्रतिरोधकता का 6.4 गुना है (11.0 × 10 ⁻⁸Ω·m)
टिन परत की मोटाई (0.8~1.2 μ मीटर) 10 गीगाहर्ट्ज पर त्वचा की गहराई (0.66 μ मीटर) तक पहुंचती है या उससे अधिक होती है
उच्च आवृत्ति धारा मुख्य रूप से उच्च प्रतिरोध टिन परत में फैलती है, जिसमें महत्वपूर्ण सम्मिलन हानि होती है
2. समतलता का लाभ (एकमात्र मुख्य आकर्षण)
जमा टिन की सतह बेहद चिकनी है, और कंडक्टर की खुरदरापन हानि छोटी है
यह लाभ मिलीमीटर तरंग आवृत्ति बैंड में अधिक प्रमुख होना चाहिए था, लेकिन टिन की उच्च प्रतिरोधकता से इसकी भरपाई हो गई

विश्वसनीयता चुनौती
1. टिन व्हिस्कर ग्रोथ
टिन की परत की तनाव मुक्ति प्रक्रिया के दौरान, माइक्रोमीटर आकार की सुई जैसी मूंछें अनायास बढ़ती हैं
सोल्डर पैड के बीच संकीर्ण दूरी के कारण रुक-रुक कर शॉर्ट सर्किट हो सकता है
उच्च-आवृत्ति प्रतिबाधा संगति के लिए दीर्घकालिक खतरा
2. आईएमसी परत वृद्धि
कॉपर टिन इंटरमेटेलिक यौगिक (Cu ₆ Sn ₅, आदि) कमरे के तापमान पर भी बढ़ते रहते हैं
आईएमसी की प्रतिरोधकता शुद्ध टिन की तुलना में बहुत अधिक है, और यह उम्र बढ़ने के साथ बढ़ती जाती है
संपर्क प्रतिरोध में धीमी वृद्धि आरएफ फ्रंटएंड डिवाइस के लिए अस्वीकार्य है, जिन्हें उच्च चरण स्थिरता की आवश्यकता होती है
3. सीमित भंडारण जीवन
लंबे समय तक भंडारण से ऑक्सीकरण और मलिनकिरण का खतरा होता है

प्रयोज्यता सीमा
10 गीगाहर्ट्ज से कम आवृत्ति वाले अनुप्रयोग
समतलता और सोल्डर संगतता के लिए उच्च आवश्यकताओं वाले परिदृश्य, जैसे ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स और औद्योगिक नियंत्रण बोर्ड
आरएफ/मिलीमीटर तरंग परिदृश्यों के लिए अनुशंसित नहीं है
ऐसे अनुप्रयोग जिनके लिए अत्यधिक उच्च चरण स्थिरता की आवश्यकता होती है

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• 6, चयन निर्णय सुझाव
  एप्लिकेशन परिदृश्य के अनुसार चयन करें
  1. Millimeter wave/ultra-high frequency (>20 GHz, जैसे 5G मिलीमीटर तरंग, 77G रडार)

  पसंदीदा: न्यूनतम उच्च आवृत्ति हानि और सर्वोत्तम विद्युत प्रदर्शन के साथ सिल्वर विसर्जन -

  सहायक उपाय: वैक्यूम सीलबंद पैकेजिंग, पैचिंग से पहले एक्सपोज़र समय का नियंत्रण, सिल्वर माइग्रेशन को दबाने के लिए तीन प्रूफ पेंट का अनुप्रयोग

  यदि असेंबली प्रक्रिया नियंत्रण क्षमता मजबूत है, तो ओएसपी अंतिम कम हानि वाला विकल्प है (लेकिन इसकी भंडारण अवधि कम है और यह एकाधिक रिफ्लो के लिए प्रतिरोधी नहीं है)

  2. उच्च आवृत्ति आरएफ (5-20 गीगाहर्ट्ज, जैसे 5जी सब-6जी, वाईफाई 6ई)

  पहली पसंद: वेल्डेबिलिटी पर भी विचार करते हुए, सिंकिंग सिल्वर - इष्टतम प्रदर्शन

  वैकल्पिक: डूबता हुआ सोना (जब नुकसान का बजट पर्याप्त हो), 3-4 μ मीटर के भीतर निकल परत की मोटाई को नियंत्रित करने पर ध्यान दें

  3. मध्य निम्न आवृत्ति (<5 GHz)+high reliability requirements

  पहली पसंद: डूबता हुआ सोना - मजबूत ऑक्सीकरण प्रतिरोध, लंबी भंडारण अवधि, स्थिर वेल्डिंग

  यदि लागत संवेदनशील है: टिन का जमाव (टिन की मूंछों के जोखिम पर ध्यान दें और तनाव दूर करने के लिए बेक करें)

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  4. ऑटोमोटिव रडार जैसे परिदृश्य जिनमें समतलता के लिए कठोरता की आवश्यकता होती है

  टिन जमाव+बेकिंग तनाव राहत प्रक्रिया - इष्टतम समतलता, लेकिन टिन मूंछों और आईएमसी वृद्धि पर सख्त नियंत्रण की आवश्यकता है

  महत्वपूर्ण पूरक: तांबे की पन्नी के खुरदरेपन को नजरअंदाज न करें
  इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कौन सा सतह उपचार चुना गया है, अंतर्निहित तांबे की पन्नी की खुरदरापन अक्सर सतह के उपचार की तुलना में उच्च आवृत्ति हानि पर अधिक प्रभाव डालती है:

  उच्च आवृत्तियों पर, विभिन्न खुरदरापन के कारण कंडक्टर हानि में अंतर 0.3 ~ 0.5 डीबी/एनसीएच तक पहुंच सकता है

  उच्च आवृत्ति बोर्डों को वीएलपी/एचवीएलपी कम खुरदरापन वाले तांबे के फ़ॉइल के साथ जोड़ा जाना चाहिए और सतह उपचार प्रक्रियाओं के साथ संयोजन में डिज़ाइन किया जाना चाहिए

  पिछली सूक्ष्म नक़्क़ाशी प्रक्रिया अंतिम सतह खुरदरापन को भी प्रभावित कर सकती है, और बोर्ड कारखाने के साथ स्पष्ट संचार की आवश्यकता होती है

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