Иммерсионное золото что это

Меня зовут Олеся и я СВЧ разработчик. Веду блог тут (если эту статью кто-то перепечатает, то мой ник на Хабре Leka_engineer), а также во вконтакте, там я пишу более короткие заметки. Ещё показываю красивые картинки; а также веду телеграм канал с полезными ссылками. Везде ник одинаковый.

Введение

В первой части я писала о наиболее распространённых финишных покрытиях в моей сфере — проектировании СВЧ блоков и устройств. В этой части хочу рассказать о защитных и финишных покрытиях СВЧ плат. У меня уже есть несколько статей про СВЧ платы — как выбрать подложку ссылка, про особенности заказа СВЧ плат ссылка и про производителей ссылка.

Кстати, небольшой дополнение к последней статье: в Электроконнекте сделала ещё несколько заказов. Срок изготовление в итоге получается всё-таки не ровно две недели, а 2,5-3 недели, если учитывать доставку в СПб офис. По качеству проблем не было.

Перед написанием этой статьи я пообщалась с технологами из Резонита и Электроконнекта. Спасибо им за дополнения.

Печатные платы. 14.2 — Финишное покрытие: иммерсионное золото

Покрытия металлические

Рисунок на платах (кроме поликоровых) делается методом травления меди, которая уже нанесена на листы производителем диэлектрических подложек. В случае СВЧ плат завод-производитель печатных плат не использует «свою» медь для создания топологии. Медь используется только для осаждения в металлизированные отверстия. Предупреждая вопросы насчёт многослойных плат — СВЧ многослойные платы делаются методом попарного прессования.

Дополнение 1 Кстати, стоит понимать, что медь осаждается везде, и общая толщина слоя меди будет больше, чем указана на фольгированном листе подложки. Например Резонит в случае двухслойной платы с изначальной толщиной меди 18 мкм советует ориентироваться на итоговую толщину 40 мкм.

Дополнение 2 Картина распределения поверхностного тока в микрополосковой линии представлена на рисунке 1. Как видите, бо́льшая часть тока сосредоточена у нижней стороны, прилегающей к подложке (именно поэтому важен метод нанесения фольги, об этом я писала ранее), но всё-таки какая-то часть есть и на внешней поверхности, там где осаждается медь, а затем финишное покрытие.

Иммерсионное золото

Имм. золото — самое распространённое финишное покрытие плат. Главная проблема этого покрытия — необходимость наличия подслоя никеля, из-за которого фактически нивелируется высокая проводимость золота. Проводимость никеля меньше проводимости меди. Экспериментальные результаты исследований инженеров из Роджерса можно посмотреть в моём переводе их статьи (слайды 7 и 8).

Согласно стандарту IPC-4552, минимальная толщина слоя золота 0,050 мкм. Резонит на сайте пишет, что толщина подслоя никеля 3 — 6 мкм, а толщина золота 0,075 — 0,125 мкм, технолог уточнил, что они выдерживают толщину золота 0,050 — 0,100 мкм. На сайте Электроконнекта указано: толщина подслоя никеля 3 — 5 мкм, толщина золота 0,060 — 0,100 мкм. Технолог уточнил, что толщина подслоя никеля может варьироваться от 3 до 7 мкм, но норма — 5 мкм.

Иммерсионное золочение печатных плат ЗОЛОТО-ЗОЛОТО-ЗОЛОТО

скриншот из IPC-4552

В качестве небольшого сравнения: китайские производители PCBway предлагают на выбор 1, 2 или 3 U». Что это значит? U» — это microinch, то есть микродюйм. Путём несложных вычислений получаем: 0,025 0,050 или 0,075 мкм. На сайте есть калькулятор, и легко проверить, что при выборе не минимальной толщины золота, цена увеличивается довольно сильно.

Как альтернатива существует гальваническое золото, оно не требует подслоя никеля и может быть положено перед маской. Но автор не знает, где такое делают. Насколько я знаю, только некоторые заводы со своим производством для своих плат.

Итак, если им.золото такое «плохое «покрытие, почему же его используют? Причина 1 — только на золото можно сделать разварку. То есть все платы для некорпусированных кристаллов под разварку должны иметь в качестве финишного покрытия золото. Пайка на эвтектику также может осуществляться только на золото. Причина 2 — в Электроконнекте, например, не делают серебро, только золото.

Покрытия неметаллические — защитные покрытия

Часто платы замонтированы в герметичные корпуса, и защитные покрытия не требуются. Однако в других случаях платы покрывают чем-то для защиты от погодных условий, а также в целях исключения закоротки полосков, например, от случайно упавшей шайбы.

Паяльная маска

На моих платах я часто не делаю маску, просто чтобы получить платы побыстрее, так как технологическая операция нанесения и сушки маски занимает 2 дня. Чаще всего если и делаю маску — то не полностью, а только на площадках, чтобы припой не растекался. Также мне удобнее сделать и надписи тоже маской, а не маркировкой (которая по умолчанию белая). Почему? Если кратко — потому что неизвестно, как маска повлияет на волновое сопротивление линии.

Итак, ниже основные параметры маски от производителей. Комментарии технолога из Резонита:

1. Маска кладётся до финишного покрытия, после можно только по согласованию, и нельзя на золото. Это необходимо указать в комментариях к заказу.
2. Диэлектрическая проницаемость маски 3,5
3. Маска бывает плёночная и жидкая. По умолчанию — жидкая, плёночная обычно применяется для тентирования. Необходимо указать в комментариях к заказу пожелание по типу маски (плёночная дороже).
4. Толщина маски не регламентируется (минимум 0,05 мкм), только у специальной плёночной маски Dynamask D5030 для маски на всю поверхность (75 мкм) и 5016 для тентирования (40 мкм) известна толщина.
5. Жидкая маска бывает матовая и глянцевая (зелёная и чёрная). Остальные только глянцевые. Плёночные тоже глянцевые.
6. Стандартная — зелёная жидкая маска, все остальные типы маски увеличат срок изготовления.

Электроконнект на своём сайте пишет:

PSR-4000 H85 — зеленого цвета, жидкая фоточувствительная термотверждаемая, толщиной 15-30 мкм, фирмы TAIYO INK (Япония). IMAGECURE XV-501 – цветная (красная, чёрная, синяя, белая), жидкая двухкомпонентная паяльная маска, фирмы Coates Electrografics Ltd (Англия), толщина 15-30 мкм; DUNAMASK KM – сухая, пленочная маска фирмы DUNACHEM (Германия), толщина 75 мкм, обеспечивает тентирование переходных отверстий, обладает высокой адгезией.

1. По умолчанию маска кладётся до финишного покрытия, по специальному запросу — после.
2. Типовая маска — зелёного цвета, остальные по доп. запросу (и за доп. плату).
3. Стандартная — жидкая маска, плёночную заказывают редко.
4. Толщина не регламентируется и может изменяться от способа нанесения, а так же топологии платы. Равномерность нанесения маски не регламентируется.
5. Технолог высказал предположение, что вряд ли эпсилон строго соблюдается производителем маски.

Если посмотреть на печатные платы (разные, просто из интернета), то можно заметить, что НЧ платы обычно привычно покрыты маской, на смешанных платах от маски открыты все СВЧ элементы — обычно это антенны и подводящие полоски, иногда делители; СВЧ платы обычно открыты от маски.

Я знаю только одного производителя СВЧ устройств, которые покрывают свои платы маской — это Hittite. Я предполагаю, что у них есть своё производство и они точно знают толщину и диэлектрическую проницаемость маски.

Лак

В СССР было принято покрывать платы лаком для защиты. Сейчас эта технология устарела, однако, всё равно иногда применяется. С лаком все те же проблемы, что и с маской — неизвестна толщина и диэлектрическая проницаемость. кроме того, он летучий и токсичный. Понятно, что разработчик всегда взвешивает «за» и «против», необходимо учитывать рабочую частоту (очевидно, что на низких частотах, влияние будет меньше), а также тип линии передачи (копланар менее чувствителен как к материалу подложки, так и к тому, что «сверху»).

Парилен

Экзотическое покрытие, довольно дорогое и редкое. Покрывается уже смонтированная плата с компонентами и разъёмами. Суть заключается в том, что на плату осаждается тонкий слой фторопласта. Но фторопласт настолько «всепроникающий», что необходимо тщательно защитить все места, где необходим будет контакт, и это можно сделать только ручным трудом.

Спасибо за внимание! Читайте мои прошлые статьи, у меня есть ещё другие площадки, пишите в личку или ищите leka_engineer

• печатные платы
• свч
• свч техника
• технологии
• производство печатных плат
• резонит

• Производство и разработка электроники
• Электроника для начинающих

Источник: habr.com

Финишные покрытия печатных плат: ENIG против HASL

При поддержке А-КОНТРАКТ в журнале «Технологии в электронной промышленности», № 5’2022 опубликована новая статья.

Финишные покрытия печатных плат — это металлические или органические покрытия, необходимые для защиты медной поверхности и улучшения паяемости. Бессвинцовые покрытия, получаемые по методу HASL (выравнивание припоя горячим воздухом), широко распространены в производстве печатных плат, и если заказчик не указывает необходимое финишное покрытие, то по умолчанию подразумевается, что производитель будет использовать бессвинцовый HASL. Однако бессвинцовые покрытия HASL не подходят для гибких печатных плат и жестких плат толщиной менее 0,5 мм. В таких ситуациях HASL часто заменяют покрытиями ENIG, выполненными иммерсионным золочением по подслою никеля, или органическими покрытиями OSP, которые защищают медные поверхности до пайки, но при пайке полностью растворяются.

Покрытия HASL и бессвинцовые HASL

HASL — это способ покрытия с использованием оловянно-свинцового припоя, который наносится на контактные площадки печатной платы, после чего происходит выравнивание поверхности с помощью горячего воздуха. Толщина покрытия HASL составляет 1–2 мил (25,4–50,8 мкм, или 0,025–0,05 мм). HASL — дешевое финишное покрытие, обеспечивающее хорошую паяемость (рис. 1).

Однако HASL не отвечают требованиям Директивы ROHS о применении бессвинцовых материалов для производства печатных плат, поэтому в большинстве случаев используются бессвинцовые покрытия HASL. Свойства бессвинцового HASL — это, по сути, свойства чистого олова. Толщина бессвинцового покрытия HASL составляет 2,54–25,4 мкм, или 0,0025–0,025 мм.

По сравнению с обычным HASL, контактные площадки печатных плат с бессвинцовым покрытием выглядят тускло. Кроме того, пайка бессвинцовым HASL требует увеличения температуры (табл. 1).

Как уже было сказано, хотя бессвинцовые покрытия HASL широко используются, их нельзя применять к жестким платам толщиной менее 0,5 мм и гибким печатным платам. При нанесении покрытия на поверхность такие платы гнутся под воздействием силы распыления, олово скапливается в центре печатной платы, в результате чего жесткие платы толщиной менее 0.5 мм могут даже ломаться. В таких случаях можно выбрать другое финишное покрытие — ENIG или OSP. Но органические покрытия OSP легко окисляются, что усложняет их использование, поскольку сразу после нанесения покрытия необходимо произвести пайку и упаковать платы.

Что такое ENIG

ENIG — иммерсионное золочение по подслою никеля, известное также как «мягкое золото», или химический Ni/Au (рис. 2). При использовании ENIG сначала на контактные площадки печатных плат наносится сплав никеля, а затем производится химическое осаждение золотого слоя на никелевый подслой. В большинстве случаев им можно заменить покрытия HASL или бессвинцовые HASL. Но при этом HASL и бессвинцовые HASL не могут заменить ENIG.

Помимо контактных площадок, ENIG также используется на краях печатной платы или на пластинках для отвода тепла (рис. 3). Толщина покрытия ENIG может составлять 1, 2 и 3 мкм, и очевидно, оно намного тоньше, чем HASL.

Контактные площадки с покрытием ENIG имеют золотистый цвет и выглядят блестящими. Кроме того, паяемость поверхности с финишным покрытием ENIG является лучшей среди всех покрытий. А поскольку золото имеет плотную кристаллическую структуру и устойчиво к окислению, защита ENIG от меди на контактных площадках печатных плат также очень высока.

ENIG и HASL против бессвинцового HASL

Печатные платы с финишным покрытием ENIG представляют собой платы высокого стандарта и обычно предназначены для высокопроизводительных изделий. Как уже говорилось, ENIG может заменить HASL и бессвинцовый HASL в любом случае, если позволяет бюджет, но HASL и бессвинцовый HASL не могут заменить ENIG. Ниже в таблице 2 дано сравнение покрытий ENIG и HASL.

Исходя из изложенных рассуждений, можно сделать вывод, что покрытие ENIG является универсальным для большинства печатных плат, особенно это касается плат, которые должны иметь высокую надежность. Покрытие HASL не соответствует требованиям Директивы ROHS, поскольку в его составе есть свинец. Бессвинцовые покрытия HASL соответствуют Директиве ROHS, но могут использоваться только для жестких печатных плат толщиной больше 0,5 мм. Если неизвестно, можно ли применять HASL для реализуемого проекта, то в таком случае точно подойдет покрытие ENIG.

Комментирует статью Сергей Шихов, директор по управлению проектами А‑КОНТРАКТ:

При всей своей видимой простоте вопрос выбора финишного покрытия контактных площадок печатных плат требует осознанного решения. У каждого типа покрытия есть свои достоинства и недостатки. В зависимости от предназначения готового изделия можно выбрать:

1. HASL (традиционный или бессвинцовый) — простое и надежное покрытие.

Хотя степень надежности бессвинцового HASL у меня вызывает вопросы. Минус его в том, что HASL не подходит под современные компоненты.

2. OSP — дешевое покрытие, подходящее под любой тип компонентов, устанавливаемых при помощи пайки. Следует учитывать, что OSP требует оперативности, так как срок хранения плат с данным покрытием без потери паяемости невелик.

Особенно это важно при двустороннем монтаже SMD. Весьма желательно собирать блок на платах с таким покрытием в течение одной смены.

3. ENIG — покрытие, которое в большинстве случаев является наиболее предпочтительным. Его плюсы — отличная плоскостность контактных площадок и возможность применения любых припоев (паст), как свинцовых, так и бессвинцовых.

Более того, использование ENIG совсем незначительно увеличивает стоимость печатной платы по сравнению со стоимостью компонентов, устанавливаемых на плату.

Связанные файлы

• Финишные покрытия печатных плат: ENIG против HASL 174 кБ

Источник: a-contract.ru

Что такое иммерсионное золото на печатных платах?

Иммерсионное золото считается одним из самых популярных вариантов для обработки покрытий печатных плат. Сегодня мы решили рассказать о том, что это за метод и почему он стал настолько популярным.

Золотое иммерсионное покрытие

Процедура химического осаждения с применением иммерсионного золота получила широкую востребованность. При использовании данного метода, на медное покрытие платы наносят металлическое паяемое покрытие. Оно появляется по ходу реакции окисления-восстановления.

Покрытие иммерсивные золотом

В чём необходимость данного типа покрытия?

В большинстве для печатных плат используется красная медь. Она подлежит окислению при нахождении на открытом воздухе. В результате получаем низкую проводимость, что ведёт к огромному поглощению олова либо отсутствию контакта. Отсюда следует снижение показателя производительности.

Чтобы избежать таких последствий и используют иммерсионное покрытие золотом. Оно отлично защищает медь от воздействия воздуха и других факторов, предотвращая процесс окисления.

Иммерсивное золото для печатных плат- что это такое?

Плюсы метода

Если говорить о преимуществах золота на печатных платах, то прежде всего потребуется выделить следующие пункты.

1. Данный тип покрытия обладает ярким цветом, а также внешне выглядит достаточно привлекательно.
2. Кристаллическая структура, создающаяся благодаря применению иммерсионного золота предельно проста в сварке в сравнении с прочими вариантами обработки покрытий печатных плат. Кроме того, она обладает более улучшенными характеристиками и высоким качеством.
3. Сигнал останется неизменным, т.к. на плате с таким покрытием имеется исключительно никель и золото.
4. Золото обладает стабильностью в плане своих свойств, а также очень плотной кристаллической структурой, что сводит к минимальной отметке вероятность окисления.
5. Плотность соединения паяльной маски на схеме с медным слоем предотвращает риски микрокоротких замыканий.
6. Применяя иммерсионное золото становится возможным без проблем держать под контролем показатель напряжения погружной пластины.

Преимущества золота на печатных платах

Когда использовать метод?

Чаще всего иммерсионное золото для печатных плат используется в таких случаях.

1. На доске имеются золотые пальцы, на которые нужно нанести золотое покрытие, но все области за их исключением могут быть погружены в золото. Однако, здесь нужно учитывать тот факт, что когда золотые пальцы будут регулярно вставляться и отслаиваться, то качество соединения может быть плохим.
2. При маленькой ширине линии платы либо небольшой дистанции между площадкам. Здесь обработка оловом является плохой затеей. Ведь её не только сложно выполнить, но и будет существовать высокий риск коротких замыканий.

Иммерсионное золото по праву считается отличным вариантом для покрытия плат. Однако, выделяется и один минус. Речь идёт о довольно высокой стоимости данного способа. Правда, широкий список преимуществ нивелирует данный минус. Да и как показывает практика, использование данного покрытия полностью окупает себя и на все 100% оправдывает высокую стоимость ввиду высоких показателей качества.

Источник: dzen.ru