PCB spilventiņu virsmas apdare: apzeltīšanas nepieciešamība, procesa metodes un salīdzinošā analīze
1. Izcila lodējamība un lodēšanas uzticamība (pamatiemesls)
Novērš oksidēšanos: zelts (Au) ir ļoti stabils metāls un viegli neoksidējas gaisā. Turpretim citi parastie spilventiņu virsmas apdares materiāli, piemēram, karstā gaisa lodēšanas izlīdzināšana (HASL), uzglabāšanas laikā ir pakļauti oksidācijai, veidojot alvas oksīda plēvi, kas samazina lodējamību.
Nodrošina lodēšanas izturību: tīra zelta virsma nodrošina izcilu mitrināmību, ļaujot lodēšanai viegli un vienmērīgi izplatīties, veidojot spēcīgus un uzticamus lodēšanas punktus. Tas ir ļoti svarīgi automatizētai SMT ražošanai, ievērojami samazinot defektu skaitu, piemēram, aukstos savienojumus un viltus lodēšanu.
2. Nodrošina augstas-frekvences elektrisko veiktspēju
Lieliska vadītspēja: Zelts ir labs elektrības vadītājs ar ļoti zemu virsmas pretestību. Augstfrekvences komponentiem, piemēram, kristāla oscilatoriem (īpaši tiem, kas darbojas ar desmitiem vai pat simtiem MHz), pat nelielas spilventiņu virsmas pretestības atšķirības var radīt nevajadzīgus zudumus vai signāla integritātes problēmas.
Stabils kontakts: apzeltītajam slānim ir gluda un plakana virsma (pazīstama kā "izlīdzināšanas apstrāde"), kas nodrošina vienmērīgu un stabilu elektrisko kontaktu ar kristāla oscilatora apzeltītajiem elektrodiem vai lodēšanas lodītēm. Tas samazina zudumus un atstarošanu signāla pārraides laikā, kas ir ļoti svarīgi, lai saglabātu pulksteņa signāla tīrību un stabilitāti.
3. Piemērots zelta stiepļu savienošanai
Dažiem augstas klases-vai īpaši iepakotiem kristāla oscilatoriem (piemēram, noteiktiem OCXO) ir nepieciešams savienojums starp iekšējo mikroshēmu un ārējām tapām, izmantojot īpaši smalkus zelta vadus. Šis process ir jāveic uz kristāla oscilatora korpusa spilventiņiem.
Tikai zelta{0}}uz-zelta savienošana var nodrošināt visuzticamāko un stabilāko savienojumu. Apzeltīti-paliktņi nodrošina šim procesam nepieciešamos apstākļus.
4. Pagarina glabāšanas laiku
Tā kā zelts viegli oksidējas, ar apzeltītu -PCB lodējamību var saglabāties ilgu laiku (parasti vairāk nekā vienu gadu), tādējādi atvieglojot materiālu pārvaldību un krājumu apriti. Turpretim skārda -platēm var rasties lodēšanas problēmas dažu mēnešu laikā mitrā vidē.
5. Piemērots vairākkārtējai reflow lodēšanai
Sarežģītas PCBA montāžas laikā platei, iespējams, būs jāveic vairāki augstas{0}}temperatūras lodēšanas procesi. Apzeltītais-slānis saglabā stabilitāti augstā temperatūrā un viegli neizkūst un nerada "alvas ūsas", piemēram, alvas pārklājumu, nodrošinot, ka spilventiņi saglabā labu lodējamību pēc katra pārpludināšanas procesa.
Zelta pārklājuma procesa izvēle: ENIG
Visbiežāk izmantotais SMT kristāla oscilatoru spilventiņu apzeltīšanas process ir ENIG (bezelektrības niķeļa iegremdēšanas zelts).
Apakšējais niķeļa (Ni) slānis: tas ir ļoti svarīgi. Niķeļa slānis darbojas kā barjera, novēršot difūziju starp augšējo zelta slāni un apakšējo vara (Cu) slāni augstās temperatūrās, kas veidotu trauslus intermetāliskus savienojumus (IMC), kas nopietni ietekmē lodēšanas savienojuma mehānisko izturību.
Virsmas zelta (Au) slānis: zelta slānis ir ļoti plāns (parasti 0,05{2}}0,1 μm) un kalpo tikai niķeļa slāņa aizsardzībai no oksidēšanās, vienlaikus nodrošinot lielisku lodējamu virsmu. Lodēšanas laikā zelts ātri izšķīst lodmetālā, un faktisko lodēšanas savienojumu veido sakausējums starp apakšējo niķeļa slāni un lodmetālu (Sn), kā rezultātā veidojas Ni-Sn sakausējums.
Salīdzinājums ar citām virsmas apstrādes metodēm
Virsmas apstrādes metožu priekšrocības un trūkumi (mikroshēmu kristāla oscilatoriem)
ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold): augsts plakanums, lieliska lodējamība, izturība pret oksidēšanu, piemērota zelta stiepļu savienošanai; salīdzinoši augstas izmaksas.
HASL (karstā gaisa lodēšanas izlīdzināšana): zemas izmaksas; nelīdzena virsma var izraisīt mazu -izmēra komponentu vāju lodēšanu; nosliece uz oksidēšanos.
OSP (Organic Solderability Preservative): zemas izmaksas, ļoti plakana; trausla aizsargplēve, nav izturīga pret vairākkārtēju lodēšanu ar atkārtotu plūsmu; īss glabāšanas laiks.
Iegremdēšanas sudrabs: plakana virsma, laba lodējamība, mērenas izmaksas; pakļauti oksidācijai un sulfidācijai (dzeltenai), ilgtermiņa uzticamība ir zemāka par ENIG.
ENEPIG (bez niķeļa bezelektroniskā pallādija iegremdēšanas zelts): optimāla veiktspēja, ļoti piemērota zelta stiepļu savienošanai; augstākās izmaksas.
Kopsavilkums
SMT kristāla oscilatoru spilventiņu apzeltīšana (ENIG) galvenokārt ir paredzēta, lai nodrošinātu, ka šo galveno komponentu, kas nodrošina sistēmas "sirdspukstus", var veiksmīgi pielodēt vienā piegājienā liela ātruma, automatizētas SMT ražošanas laikā. Tas arī nodrošina ilgtermiņa-stabilus un uzticamus elektriskos un mehāniskos savienojumus.
Lai gan apzeltīšana ir saistīta ar augstākām izmaksām, šis ieguldījums ir pilnībā vērtīgs lielākajai daļai elektronisko produktu, kam nepieciešama augsta uzticamība (piemēram, sakaru iekārtas, rūpnieciskās vadības sistēmas, automobiļu elektronika un medicīnas ierīces). Tas palīdz izvairīties no sistēmas pulksteņa kļūmēm, partijas pārstrādes vai pat produktu atsaukšanas, ko izraisa lodēšanas defekti.