Аздабленне паверхні калодкі друкаванай платы: неабходнасць, метады працэсу і параўнальны аналіз пазалочанага пакрыцця
1. Выдатная здольнасць да паяння і надзейнасць паяння (асноўная прычына)
Прадухіляе акісленне: золата (Au) з'яўляецца вельмі стабільным металам і не так лёгка акісляецца на паветры. Наадварот, іншыя распаўсюджаныя аздаблення паверхні пляцовак, такія як выраўноўванне прыпоем гарачым паветрам (HASL), схільныя да акіслення падчас захоўвання, утвараючы плёнку аксіду волава, якая зніжае здольнасць да паяння.
Забяспечвае трываласць паяння: чыстая залатая паверхня забяспечвае выдатную змочвальнасць, дазваляючы прыпою лёгка і раўнамерна распаўсюджвацца, утвараючы трывалыя і надзейныя кропкі прыпоя. Гэта мае вырашальнае значэнне для аўтаматызаванай вытворчасці SMT, значна зніжаючы ўзровень дэфектаў, такіх як халодныя злучэнні і ілжывая пайка.
2. Забяспечвае высокачашчынныя-электрычныя характарыстыкі
Выдатная праводнасць: золата з'яўляецца добрым правадніком электрычнасці з вельмі нізкім павярхоўным супраціўленнем. Для высокачашчынных-кампанентаў, такіх як кварцевыя генератары (асабліва тыя, якія працуюць на частаце дзесяткаў ці нават сотняў МГц), нават нязначныя адрозненні ў супраціўленні паверхні пляцоўкі могуць выклікаць непатрэбныя страты або праблемы з цэласнасцю сігналу.
Стабільны кантакт: Пазалочаны-пласт мае гладкую і плоскую паверхню (вядомы як "выраўноўванне"), што забяспечвае раўнамерны і стабільны электрычны кантакт з пазалочанымі-электродамі або шарыкамі прыпоя крышталічнага асцылятара. Гэта памяншае страты і адлюстраванне падчас перадачы сігналу, што жыццёва важна для падтрымання чысціні і стабільнасці тактавага сігналу.
3. Падыходзіць для склейвання залатой дроту
Некаторыя высокакласныя або спецыяльна спакаваныя крышталёвыя генератары (напрыклад, некаторыя OCXO) патрабуюць злучэння паміж унутраным чыпам і знешнімі кантактамі праз вельмі тонкія залатыя правады. Гэты працэс неабходна выканаць на пляцоўках корпуса кварцавага генератара.
Толькі злучэнне золата-з-золатам можа дасягнуць найбольш надзейнага і стабільнага злучэння. Пазалочаныя-падкладкі забяспечваюць неабходныя ўмовы для гэтага працэсу.
4. Павялічвае тэрмін захоўвання
Паколькі золата цяжка акісляецца, здольнасць да паяння пазалочаных -друкаваных плат можа захоўвацца на працягу доўгага часу (звычайна больш за год), што палягчае кіраванне матэрыяламі і абарот запасаў. Наадварот, у луджаных-плат могуць узнікнуць праблемы з паяннем на працягу некалькіх месяцаў у вільготным асяроддзі.
5. Падыходзіць для шматразовай паяння аплаўкай
Падчас складанай зборкі PCBA плату, магчыма, трэба будзе прайсці некалькі працэсаў высокатэмпературнай-пайкі аплавленнем. Пазалочаны-пласт застаецца стабільным пры высокіх тэмпературах і не плавіцца лёгка і не стварае «алавяных вусоў», як луджанае пакрыццё, што забяспечвае добрую здольнасць да паяння пляцовак пасля кожнага працэсу аплаўлення.
Выбар працэсу пазалоты: ENIG
Найбольш часта выкарыстоўваным працэсам пазалоты для калодак крышталічнага асцылятара SMT з'яўляецца ENIG (безэлектрычнае нікелевае золата).
Ніжні нікелевы (Ni) пласт: гэта вельмі важна. Пласт нікеля дзейнічае як бар'ер, прадухіляючы дыфузію паміж верхнім пластом золата і ніжэйлеглым пластом медзі (Cu) пры высокіх тэмпературах, якія ўтвараюць далікатныя інтэрметалідныя злучэнні (IMC), якія сур'ёзна ўплываюць на механічную трываласць паянага злучэння.
Павярхоўны залаты (Au) пласт: залаты пласт вельмі тонкі (звычайна 0,05-0,1 мкм) і служыць толькі для абароны пласта нікеля ад акіслення, адначасова забяспечваючы выдатную паяльную паверхню. Падчас паяння золата хутка раствараецца ў прыпоі, і фактычнае паянае злучэнне ўтвараецца сплавам паміж падсцілаючым пластом нікеля і прыпоем (Sn), у выніку чаго атрымліваецца сплаў Ni-Sn.
Параўнанне з іншымі метадамі апрацоўкі паверхні
Перавагі і недахопы метадаў апрацоўкі паверхні (для кварцавых генератараў)
ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold): высокая пляскатасць, выдатная здольнасць да паяння, устойлівасць да акіслення, падыходзіць для склейвання залатым дротам; адносна высокі кошт.
HASL (Hot Air Solder Leveling): нізкі кошт; няроўная паверхня можа прывесці да дрэннай пайкі невялікіх{0}}кампанентаў; схільныя да акіслення.
OSP (арганічны кансервант для паяння): нізкі кошт, вельмі плоскі; далікатная ахоўная плёнка, не ўстойлівая да шматразовай пайцы оплавлением; кароткі тэрмін захоўвання.
Immersion Silver: плоская паверхня, добрая паяльнасць, умераны кошт; схільны да акіслення і сульфидации (пажаўценне), працяглая-надзейнасць саступае ENIG.
ENEPIG (безэлектрычнае нікелевае безэлектрычнае паладыевае золата): аптымальная прадукцыйнасць, выдатна падыходзіць для склейвання залатым дротам; самы высокі кошт.
Рэзюмэ
Накладкі з пазалочаным пакрыццём (ENIG) для крышталічных генератараў SMT у першую чаргу накіраваны на тое, каб гэты ключавы кампанент, які забяспечвае "біццё сэрца" сістэмы, можна было паспяхова спаяць за адзін раз падчас высока{0}}хуткаснай аўтаматызаванай вытворчасці SMT. Гэта таксама забяспечвае доўгатэрміновыя-стабільныя і надзейныя электрычныя і механічныя злучэнні.
Нягледзячы на тое, што залатое пакрыццё прадугледжвае больш высокія выдаткі, гэтыя інвестыцыі цалкам акупляюцца для большасці электронных прадуктаў, якія патрабуюць высокай надзейнасці (напрыклад, абсталявання сувязі, прамысловых сістэм кіравання, аўтамабільнай электронікі і медыцынскіх прыбораў). Гэта дапамагае пазбегнуць збояў сістэмнага гадзінніка, пакетнай перапрацоўкі або нават адклікання прадукцыі, выкліканых дэфектамі паяння.