Vo výrobnom reťazci PCB je proces povrchovej úpravy ako „ochranné brnenie“ na spájkovacích plôškach, ktoré priamo určuje spoľahlivosť spájkovania, stabilitu signálu a životnosť dosky plošných spojov. Ako dve široko používané technológie povrchovej úpravy zaujímajú imerzné zlato a striekaný cín dôležité pozície vo špičkových{1}}presných scenároch a v oblastiach citlivých na náklady. Zdá sa, že obe poskytujú ochranu pre spájkovacie podložky, ale v skutočnosti existujú zásadné rozdiely v logike procesu, výkone a použiteľných scenároch. Pochopenie týchto rozdielov je kľúčovým{4}}základom rozhodovania pre elektronické navrhovanie a výrobné procesy.
Princíp procesu:
Proces nanášania zlata sleduje „jemne prepracovanú“ cestu, pri ktorej sa na vytvorenie ochrannej vrstvy používa chemické nanášanie. Základnou logikou je najprv rovnomerne naniesť vrstvu niklu na povrch medenej podložky ako substrát a potom pokryť vrstvu zlatého filmu na vrchnej časti niklovej vrstvy prostredníctvom reakcie vytesnenia, čím sa vytvorí dvojvrstvová ochranná štruktúra „niklového základu a zlatého dekoratívneho povrchu“. Tento proces nezávisí od prúdu a presnou kontrolou zloženia a teploty chemického roztoku môže kovová vrstva prirodzene rásť pozdĺž obrysu spájkovacej podložky, rovnako ako potiahnutie spájkovacej podložky hustým „zlatým povlakom“.
Proces striekania cínu preberá myšlienku „vyrovnávania horúcim vzduchom“ a patrí k technológii fyzického nanášania. Počas procesu sa doska plošných spojov najprv očistí od povrchu, potom sa ponorí do roztavenej cínovej zliatiny a prebytočný cínový materiál sa vyfúkne vysokotlakovým nožom s horúcim vzduchom-, čím sa nakoniec vytvorí stuhnutá vrstva cínu na povrchu spájkovacej podložky. V prvých dňoch sa zliatiny obsahujúce olovo bežne používali na striekanie cínu. V súčasnosti sa bezolovnaté-striekanie cínom stalo hlavným prúdom, aby spĺňalo environmentálne požiadavky. Úpravou zloženia zliatin cínu možno vyvážiť zvárací výkon a environmentálne normy.
Zásadný rozdiel medzi týmito dvoma procesmi je v tom, že imerzné zlato je precízny povlak vyrobený prostredníctvom „chemického rastu“, zatiaľ čo cínový nástrek je roztavený povlak vyrobený prostredníctvom „fyzikálneho pokrytia“. Tento zásadný rozdiel vytvára následnú výkonnostnú diferenciáciu medzi týmito dvoma.
Výkon jadra:
Plochosť povrchu a kompatibilita pre montáž
Významnou výhodou procesu imerzného zlata je jeho extrémne vysoká rovinnosť povrchu. Vďaka vytvoreniu zlatej vrstvy chemickou depozíciou dokáže dokonale replikovať mikroprofil spájkovacej plôšky bez zjavných nerovností. Táto rovinnosť je rozhodujúca pre montáž s vysokou-hustotou, najmä v doskách plošných spojov vybavených čipmi BGA (Ball Grid Array). Husté spájkované spoje v spodnej časti nie je možné vizuálne kontrolovať a ploché spájkovacie plôšky môžu zabezpečiť rovnomerný kontakt medzi každým spájkovaným spojom, čo výrazne znižuje riziko virtuálneho spájkovania. V prípade produktov, ako sú mobilné telefóny a nositeľné zariadenia, ktoré sledujú miniaturizáciu, sa proces pozlátenia môže ľahko prispôsobiť montážnym potrebám ultra mikro komponentov.
Povrchová rovinnosť procesu striekania cínom je relatívne nedostatočná. Počas procesu chladenia a tuhnutia môže roztavený cínový materiál vytvárať mierne zvlnenia v dôsledku zmien napätia a na okraji spájkovacej podložky môžu byť "otrepy" alebo nerovnomerná hrúbka. Táto charakteristika má malý vplyv na prácu so širokými rozstupmi a veľkými -súčiastkami, ale v doskách plošných spojov s vysokou-hustotou môže narúšať presné umiestnenie stroja na povrchovú montáž a mať významný vplyv na kvalifikáciu montáže komponentov ultra malých balení, ako je 01005.
Odolnosť proti korózii a skladovateľnosť
Chemická stabilita zlata patrí medzi najlepšie medzi kovmi, čo dáva deponovanej zlatej platni vynikajúcu odolnosť proti korózii. Dokonca aj v drsnom prostredí, ako je vlhkosť, vysoké teploty alebo priemyselné znečistenie, dokáže zlatá vrstva účinne izolovať vzduch a vlhkosť, čím chráni spodnú vrstvu niklu a medené spájkovacie vankúšiky pred oxidáciou. Táto stabilita prináša aj extrémne dlhú skladovateľnosť. Pozlátenú-dosku možno skladovať v bežnom prostredí viac ako rok a jej spájkovateľnosť môže zostať stabilná, vďaka čomu je veľmi vhodná pre výrobné potreby serverov AI a projekty s dlhým cyklom.
Odolnosť pocínovaných dosiek proti korózii závisí hlavne od samotnej vrstvy cínu a cín má oveľa vyššiu chemickú aktivitu ako zlato, čo uľahčuje pomalú oxidáciu a vytváranie oxidového filmu na vzduchu. Táto vrstva oxidového filmu zníži spájkovateľnosť spájkovacej podložky, čo má za následok relatívne krátku životnosť cínového plechu. Zváranie je zvyčajne potrebné dokončiť do 3-6 mesiacov, inak je na predĺženie trvanlivosti potrebné použiť balenie dusíkom a iné metódy. Vo vlhkom prostredí sa rýchlosť oxidácie pocínovaných dosiek ďalej zrýchli, čo ovplyvní dlhodobú spoľahlivosť dosiek plošných spojov.
Výkon zvárania a kompatibilita procesov
Proces zvárania potápajúceho sa zlatého plechu má vysokú stabilitu. Počas zvárania sa zlatá vrstva rýchlo spojí s spájkou, zatiaľ čo spodná vrstva niklu môže účinne zabrániť nadmernému rastu zliatiny medi a cínu a zabrániť skrehnutiu spájkovaného spoja. Táto funkcia umožňuje, aby ponorná zlatá platňa podporovala viacnásobné spájkovanie pretavením, aj keď je potrebná prepracovanie a oprava, dokáže zachovať dobrú kvalitu spájkovania a je obzvlášť priateľská ku zložitým elektronickým zariadeniam, ktoré vyžadujú časté ladenie.
Výhodou sprejového spájkovania je, že má dobrú počiatočnú spájkovateľnosť a vrstva cínu môže rýchlo infiltrovať a spájať sa s spájkou, čo uľahčuje ručné spájkovanie aj automatizované spájkovanie SMT. Proces cínového striekania má však určité obmedzenia: teplota topenia bezolovnatého cínového striekania je vyššia ako u tradičného olovo obsahujúceho cínového striekania, čo má väčší vplyv na tepelnú deformáciu tenkých plechov; Procesné prostredie s vysokou teplotou a vysokým tlakom môže tiež viesť k riziku „výbuchu“ v malých pokovovaných štrbinových otvoroch, čomu je potrebné zabrániť pomocou špeciálnej optimalizácie dizajnu.
Náklady a environmentálne charakteristiky
Rozdiel v nákladoch je jedným z intuitívnych rozdielov medzi dvoma procesmi. Náklady na zlato a chemické činidlá na pokovovanie používané v procese nanášania zlata sú relatívne vysoké, riadenie procesu je zložité a investície do zariadenia sú veľké, vďaka čomu sú výrobné náklady platne na nanášanie zlata oveľa vyššie ako náklady na dosku na striekanie cínu. Tento rozdiel v nákladoch sa ešte znásobí vo veľkovýrobe-, čím sa stane dôležitým faktorom obmedzujúcim jeho popularitu.
Proces striekania cínom je známy svojou nákladovou-efektívnosťou, pričom náklady na vybavenie a suroviny sú dostupnejšie, vďaka čomu je vhodný pre masovo{1}}produkované produkty citlivé z hľadiska nákladov. Pokiaľ ide o ochranu životného prostredia, tradičná olovená striekacia nádoba bola prísne obmedzená environmentálnymi predpismi, ako je RoHS, kvôli toxicite olovených prvkov; Bezolovnaté cínové striekanie spĺňa environmentálne požiadavky, vyžaduje si však dodatočné investície do optimalizácie procesu a kontroly nákladov. Samotný proces nanášania zlata neobsahuje škodlivé látky, ako je olovo, a prirodzene spĺňa environmentálne normy bez dodatočných nákladov na ekologickú úpravu.
Scenár aplikácie:
Proces ponorenia do zlata sa stal preferovanou voľbou v oblasti presnej elektroniky vďaka svojmu špičkovému-výkonu. V scenároch prenosu vysokofrekvenčného signálu, ako sú základňové stanice 5G a satelitné komunikačné zariadenia,-pozlátené dosky môžu znížiť stratu signálu a zabezpečiť integritu signálu. V špičkových-smartfónoch, nositeľných zariadeniach a iných miniaturizovaných produktoch môže jeho výhoda plochosti uspokojiť dopyt po montáži s vysokou-hustotou; V oblastiach, ako je letectvo a kozmonautika, ktoré si vyžadujú prísnu spoľahlivosť, je odolnosť pozlátených platní-nepostrádateľnou vlastnosťou ich dlhej životnosti. Mnoho domácich výrobcov dosiek plošných spojov prijalo nanášanie zlata ako štandardný proces pri výrobe vysokovrstvových dosiek, aby zodpovedali požiadavkám na balenie čipov vyššej kategórie-.
V cenovo citlivých výrobkoch dominuje proces striekania cínom. V produktoch, ako sú ovládacie dosky domácich spotrebičov a bežné obojstranné dosky spotrebnej elektroniky-, môže technológia striekania cínu poskytnúť zvárací výkon, ktorý uspokojí dopyt pri nižších nákladoch; V zariadeniach, ako sú základné dosky priemyselného riadenia, ktoré nevyžadujú vysokú presnosť, ale sú citlivé na nákladovú-efektívnosť, sú častou voľbou aj pocínované dosky. Prostredníctvom modernizácie zariadení a optimalizácie procesov dosiahla technológia striekania cínu prelom aj v aplikáciách, ako je automobilová elektronika. Zlepšením zloženia zliatiny cínu sa zlepšila antivibračná účinnosť spájkovaných spojov.