सोना डूब रहा है, टिन ओएसपी का छिड़काव हो रहा है? आपके लिए विभिन्न पीसीबी भूतल उपचारों के फायदे और नुकसान की विस्तृत व्याख्या

1, आइए पहले समझें: सतही उपचार वास्तव में क्या समाधान कर रहा है

नक़्क़ाशीदार तांबा खोदने के क्षण से ही ऑक्सीकृत हो जाता है और कुछ ही घंटों में एक ऑक्साइड परत बना लेता है। सतही उपचार के मुख्य मिशन केवल दो हैं:

भंडारण और वेल्डिंग प्रक्रियाओं के दौरान तांबे की सतह को ऑक्सीकरण और वल्कनीकरण से बचाएं;

सुनिश्चित करें कि सोल्डर वेल्डिंग के दौरान सोल्डर पैड को विश्वसनीय रूप से गीला कर सकता है।

ये तीन प्रक्रिया मार्ग पूरी तरह से अलग-अलग तरीकों से एक ही लक्ष्य को प्राप्त करते हैं, जो समतलता, गर्मी प्रतिरोध, भंडारण जीवन और लागत में उनके अंतर को निर्धारित करता है। इस वाक्य को याद रखें: कोई सर्वोत्तम सतह उपचार नहीं है, केवल सर्वोत्तम मेल है।

आयाम टिन छिड़काव HASL विसर्जन सोना ENIG OSP

सतह संरचना: टिन सिल्वर कॉपर मिश्र धातु (सीसा रहित), निकल परत + सोने की परत, कार्बनिक सुरक्षात्मक फिल्म

ख़राब समतलता (टिन नोड्यूल और मेनिस्कस के साथ), अत्यधिक उच्च (≈ 0.1 μ मीटर स्तर), उच्चतम

भण्डारण अवधि 3-12 माह 6-12 माह या अधिक 3-6 माह

अच्छा भाटा प्रतिरोध (कई बार), उत्कृष्ट (4-10 बार), ख़राब (1-2 बार)

न्यूनतम सापेक्ष लागत के साथ टिन छिड़काव के 2-3 निम्नतम स्तर

विशिष्ट परिदृश्य प्लगइन्स, मोटे रिक्ति, नियंत्रण कक्ष बीजीए/फाइन रिक्ति, उच्च विश्वसनीयता एकल पास भट्टी, उपभोक्ता बैच बोर्ड

2, ENIG (केमिकल निकेल गोल्ड) - उच्च विश्वसनीयता को प्राथमिकता दी जाती है, लेकिन इसकी कीमत चुकानी पड़ती है

प्रक्रिया सिद्धांत: रासायनिक जमाव, पहले प्रसार अवरोधक परत के रूप में नंगे तांबे पर 3-6 μm निकल परत जमा करें, और फिर निकल ऑक्सीकरण को रोकने के लिए एक बहुत पतली सोने की परत (0.05-0.1 μm) जमा करें। पूरी प्रक्रिया के दौरान 100 डिग्री से नीचे, बिना थर्मल झटके के। सोने की परत स्वयं वेल्डिंग में भाग नहीं लेती है, और वेल्डिंग नी एसएन इंटरमेटेलिक यौगिक बनाती है।

मुख्य लाभ

अत्यधिक उच्च समतलता: खुरदरेपन को 0.1 μm स्तर पर नियंत्रित किया जा सकता है, 0.3 मिमी की दूरी के साथ BGA सोल्डर गेंदों का समान रूप से पालन किया जा सकता है, और बारीक पिन घटकों को ब्रिज नहीं किया जाता है;

लंबी भंडारण अवधि: वैक्यूम पैकेजिंग के तहत 12 महीने से अधिक समय तक वेल्डेबिलिटी मूल रूप से अपरिवर्तित रहती है;

मल्टीपल रिफ्लो प्रतिरोध: 4-10 रिफ्लो सोल्डरिंग चक्रों का सामना कर सकता है, एक विस्तृत प्रक्रिया विंडो के साथ मल्टीपल असेंबली या मरम्मत के लिए उपयुक्त;

मजबूत संक्षारण प्रतिरोध: सोना रासायनिक रूप से निष्क्रिय है और टिन छिड़काव की तुलना में उच्च आर्द्रता और उच्च नमक स्प्रे वातावरण में बेहतर प्रदर्शन करता है, जिससे यह ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक नियंत्रण, ऊर्जा भंडारण और अन्य परिदृश्यों के लिए जरूरी हो जाता है।

जोखिम और कमियाँ

ब्लैक पैड: सोने में विसर्जन के दौरान, घोल निकल परत पर अत्यधिक हमला करता है, जिससे निकल परत का ऑक्सीकरण और क्षरण होता है और एक भंगुर काली परत बन जाती है। उपस्थिति अभी भी चमकदार हो सकती है, लेकिन सोल्डर जोड़ों की ताकत बेहद कम है। बीजीए/क्यूएफएन जैसे छिपे हुए सोल्डर जोड़ विशेष रूप से खतरनाक होते हैं, और समस्याओं को उजागर होने में अक्सर महीनों या साल भी लग जाते हैं। मुख्य नियंत्रण बिंदु: विसर्जन समाधान का पीएच मान (5.0-5.5 पर बनाए रखा जाना चाहिए), निकल परत की फास्फोरस सामग्री (7-10%), और सोने की परत की मोटाई;

सोने की परत जितनी मोटी होगी, उतना बेहतर होगा: बहुत गाढ़ा सोना सोल्डर में घुल जाएगा और भंगुर AuSn ₄ बना देगा, जो वास्तव में सोल्डर जोड़ की ताकत को कम कर देगा। IPC-4552B निर्दिष्ट करता है कि निकल परत 3.0-6.0 μm होनी चाहिए और सोने की परत 0.05-0.10 μm होनी चाहिए, जो व्यापक सत्यापन के बाद इष्टतम सीमा है;

सोने की पतली परत, पहनने के लिए प्रतिरोधी नहीं: मानक सोने की उंगलियों को कठोर सोने से चढ़ाया जाना चाहिए, और डूबे हुए सोने का उपयोग प्लगिंग और अनप्लगिंग इंटरफेस के लिए किया जाता है, आमतौर पर तांबे को 50 गुना के भीतर उजागर किया जाता है;

सोने के तार जोड़ने के लिए उपयुक्त नहीं: निकल सोने की परत की ओर पलायन और ऑक्सीकरण करेगा, और इसके बजाय निकल पैलेडियम सोना (ENEPIG) का उपयोग करने की आवश्यकता है;

उच्च लागत: कीमती धातु सोने और जटिल रासायनिक प्रक्रियाओं का उपयोग करते हुए, लागत टिन छिड़काव की तुलना में लगभग 2-3 गुना है।

3, एचएएसएल (हॉट एयर लेवलिंग) - लागत-प्रभावशीलता का राजा, लेकिन स्पष्ट सीमाओं के साथ

प्रक्रिया सिद्धांत: भौतिक थर्मल प्रक्रिया, पीसीबी को लगभग 260 डिग्री पर पिघले हुए टिन मिश्र धातु में डुबोया जाता है, और हटाने के बाद, अतिरिक्त सोल्डर को उच्च दबाव वाली गर्म हवा के चाकू से उड़ा दिया जाता है, जिससे गंभीर थर्मल शॉक के साथ टिन मिश्र धातु की कोटिंग निकल जाती है। इसमें सीसा (63एसएन/37पीबी, धीरे-धीरे समाप्त) और सीसा रहित (एसएसी305, गलनांक लगभग 217 डिग्री) होते हैं।

अपूरणीय स्थान

सोल्डर जोड़ों की उच्च यांत्रिक शक्ति: टिन की परत मोटी (1-40 μ मीटर) होती है, जो वेल्डिंग के दौरान सीधे सोल्डर के साथ फ़्यूज़ हो जाती है, जिससे एक मजबूत सोल्डर जोड़ बनता है;

न्यूनतम लागत: उपकरण और सामग्री इनपुट अधिक किफायती, परिपक्व प्रक्रियाएं और आसान मरम्मत हैं;

वेव सोल्डरिंग और प्लग-इन प्रक्रियाओं के लिए पूरी तरह से अनुकूलित, मुख्य घटक के रूप में थ्रू-होल घटकों वाले बोर्ड अभी भी इसके लिए सबसे उपयुक्त परिदृश्य हैं।

घातक कमजोरी

खराब सपाटता: आधा चाँद घुमावदार सतह और टिन नोड्यूल इस प्रक्रिया में अंतर्निहित हैं, और 0.5 मिमी से कम की दूरी वाले बीजीए/क्यूएफएन को सीधे बाहर रखा गया है। बारीक रिक्ति से ब्रिजिंग और वर्चुअल सोल्डरिंग का खतरा होता है;

उच्च तापीय झटका: 260 डिग्री का तात्कालिक उच्च तापमान पतली प्लेटों (0.8 मिमी से कम या उसके बराबर) और बहु-परत प्लेटों के लिए विकृति और प्रदूषण का खतरा पैदा करता है;

लघु भंडारण जीवन: टिन की परत हवा के संपर्क में आने के 3-6 महीने के बाद महत्वपूर्ण रूप से ऑक्सीकरण हो जाती है, और निर्यात शिपिंग या दीर्घकालिक इन्वेंट्री के लिए वैक्यूम पैकेजिंग जैसी कई सुरक्षा की आवश्यकता होती है।

4, ओएसपी (ऑर्गेनिक सोल्डर मास्क) - कम लागत और उच्च समतलता, लेकिन संकीर्ण खिड़की

प्रक्रिया सिद्धांत: साफ तांबे की सतह पर 0.2-0.5 μ मीटर की मोटाई के साथ कार्बनिक यौगिक फिल्म (आमतौर पर बेंज़िमिडाज़ोल) की एक परत लागू करें, और फिल्म की परत को विघटित करने के लिए उच्च तापमान पर वेल्ड करें, ताजा तांबे की सतह को उजागर करें और इसे सोल्डर के साथ जोड़ दें। कोई धातु कोटिंग नहीं.

सबसे बड़ा विक्रय बिंदु

बेहद कम लागत (शून्य वृद्धिशील के करीब), सबसे चिकनी सतह, और 0201 अल्ट्रा छोटे उपकरणों और घने बीजीए पिन के साथ पूर्ण संगतता;

सिग्नल प्रतिबाधा को प्रभावित नहीं करते हुए, यह एचडीआई उच्च-घनत्व बोर्डों के लिए मुख्यधारा की प्रक्रियाओं में से एक है, जो पर्यावरण के अनुकूल और सीसा रहित है।

स्पष्ट सीमाएँ

सबसे कम भंडारण अवधि: सीलबंद परिस्थितियों में 6 महीने तक, नमी के प्रति संवेदनशील, और खोलने के बाद जितनी जल्दी हो सके उपयोग किया जाना चाहिए। हाथ का पसीना और उंगलियों के निशान सुरक्षात्मक फिल्म को नुकसान पहुंचा सकते हैं;

सीमित भाटा प्रतिरोध: आमतौर पर केवल 2-3 बार, जिसके बाद यह खराब हो जाता है;

वेव सोल्डरिंग और थ्रू-होल प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त नहीं;

संपर्क, प्लग-इन संरचनाएं, या लंबे समय तक खुले उपकरण नहीं बना सकते।

5, परिदृश्य के अनुसार चयन करें: समाधान निर्धारित करने के लिए चार प्रश्न

चयन निर्णय पथ (क्रम में स्वयं से पूछें)

क्या 0.5 मिमी से कम अंतर वाला कोई घटक या बीजीए है? टिन छिड़काव को छोड़ दें;

बोर्ड को कितने समय तक संग्रहित किया जाना चाहिए? 6 महीने से अधिक → ओएसपी को खारिज करना;

क्या उच्च-आवृत्ति/रेडियो आवृत्ति संकेतकों के लिए कोई आवश्यकताएं हैं? डूबती चाँदी या सोने को प्राथमिकता दी जानी चाहिए;

क्या यह लागत के प्रति संवेदनशील उपभोक्ता बैच बोर्ड है? हाँ → ओएसपी या टिन जमाव।

विशिष्ट परिदृश्य तुलना

बीजीए/फाइन स्पेसिंग, उच्च घनत्व परिशुद्धता बोर्ड → सोने का जमाव, सबसे सुरक्षित;

ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा उपकरण, सर्वर, दीर्घकालिक इन्वेंट्री सटीक उपकरण → सोने का जमाव (ऑटोमोटिव नियमों के अनुसार अनुशंसित निकल परत 4-5 μ मीटर और सोने की परत 0.05-0.1 μ मीटर);

उच्च आवृत्ति/रेडियो आवृत्ति (5जी एंटीना, माइक्रोवेव मॉड्यूल, रडार) → चांदी विसर्जन (न्यूनतम उच्च आवृत्ति हानि) या सोना विसर्जन;

प्लग इन ओरिएंटेड, मोटी दूरी, लागत संवेदनशील → टिन छिड़काव (पावर बोर्ड, छोटे उपकरण, साधारण औद्योगिक नियंत्रण बोर्ड);

सिंगल पास, अल्पकालिक टर्नओवर उपभोक्ता बैच बोर्ड → ओएसपी;

पैसे बचाने के लिए बारीक दूरी → टिन जमाव (विकल्प के रूप में टिन छिड़काव का एक सपाट संस्करण, एक लागत प्रभावी मध्य विकल्प);

सोने की उंगलियां, कनेक्टर, बटन संपर्क → इलेक्ट्रोप्लेटेड कठोर सोना (पहनने के लिए प्रतिरोधी), जिसे साधारण विसर्जन सोने से प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है।

तीन आम ग़लतफ़हमियाँ

विसर्जन के लिए उपयोग किया जाने वाला सोना जितना गाढ़ा होगा, उतना बेहतर होगा ": अत्यधिक मोटाई वास्तव में भंगुरता को बढ़ाती है। 1-3 μ की वेल्डिंग सोने की परत पर्याप्त है, और जिन्हें वास्तव में मोटे सोने की आवश्यकता होती है वे सोने की उंगलियों की तरह संपर्क होते हैं, जिन्हें कठोर सोने के साथ लेपित किया जाना चाहिए;

यदि OSP सस्ता है तो सभी को OSP का उपयोग करना चाहिए। "जब उत्पादन लाइन पर कई मैन्युअल ऑपरेशन होते हैं और बोर्डों को बैचों में भेजने की आवश्यकता होती है, तो ओएसपी की कमियां जल्दी से उजागर हो जाएंगी;

भूतल उपचार प्रतिबाधा को प्रभावित नहीं करता है: सतह के उपचार से सतह कंडक्टर की मोटाई और हानि में थोड़ा बदलाव आएगा, और अत्यधिक उच्च आवृत्ति परिदृश्यों को सिमुलेशन में शामिल करने की आवश्यकता है।