PCB 설계를 위한 표면 마감을 선택하는 방법
Ⅱ 평가 및 비교
무연 HASL은 일관된 평탄도를 유지하는 데 문제가 있다는 등 표면 마감에 대한 많은 팁이 있습니다.전해 Ni/Au는 가격이 매우 비싸며, 패드에 금이 너무 많이 쌓이면 솔더 조인트가 부서지기 쉬워질 수 있습니다.침지 주석은 상단 및 하단 PCBA 리플로우 공정 등에서와 같이 여러 열 사이클에 노출된 후 납땜성이 저하됩니다. 위 표면 마감의 차이점을 명확하게 인식해야 합니다.아래 표는 인쇄회로기판에 자주 적용되는 표면 마감재에 대한 대략적인 평가를 보여줍니다.
표 1 PCB의 널리 사용되는 무연 표면 마감재의 제조 공정, 중요한 장단점 및 일반적인 응용 분야에 대한 간략한 설명
| PCB 표면 마감 | 프로세스 | 두께 | 장점 | 단점 | 일반적인 응용 분야 |
| 무연 HASL | PCB 보드를 용융된 주석 욕조에 담근 다음 열풍 칼로 불어서 납작하게 두드리고 과도한 땜납을 제거합니다. | 30μin(1μm) -1500μin(40μm) | 좋은 납땜성;폭넓게 활용 가능한;수리/재작업 가능긴 선반 긴 | 고르지 않은 표면;열충격;습윤 불량;솔더 브리지;PTH가 연결되어 있습니다. | 널리 적용 가능;더 큰 패드와 간격에 적합합니다.<20mil(0.5mm) 미세 피치 및 BGA의 HDI에는 적합하지 않습니다.PTH에는 좋지 않습니다.두꺼운 구리 PCB에는 적합하지 않습니다.일반적으로 적용 분야: 전기 테스트, 수동 납땜, 항공우주 및 군용 장치와 같은 일부 고성능 전자 장치용 회로 기판. |
| OSP | 노출된 구리를 녹으로부터 보호하기 위해 유기 금속층을 형성하는 보드 표면에 유기 화합물을 화학적으로 도포합니다. | 46μin(1.15μm)~52μin(1.3μm) | 저렴한 비용;패드는 균일하고 평평합니다.우수한 납땜성;다른 표면 마감재와 함께 사용할 수 있습니다.프로세스는 간단합니다.재작업이 가능합니다(작업장 내부). | 취급에 민감함;유통기한이 짧습니다.매우 제한된 솔더 확산;온도 및 주기 상승으로 인한 납땜성 저하;비전도성;검사 어려움, ICT 프로브, 이온 및 압입 문제 | 널리 적용 가능;SMT/미세 피치/BGA/소형 부품에 매우 적합합니다.보드를 제공하십시오.PTH에는 좋지 않습니다.압착 기술에는 적합하지 않음 |
| ENIG | 노출된 구리에 니켈과 금을 도금하여 이중 금속 코팅을 하는 화학 공정입니다. | 2μin(0.05μm)~5μin(0.125μm)의 금, 120μin(3μm)~240μin(6μm)의 니켈 | 우수한 납땜성;패드는 평평하고 균일합니다.Al 와이어 굽힘성;낮은 접촉 저항;긴 유통기한;내식성 및 내구성이 우수함 | "블랙패드" 우려;신호 무결성 애플리케이션을 위한 신호 손실;재작업을 할 수 없다 | 미세 피치 조립 및 복잡한 표면 실장 배치(BGA, QFP...)에 탁월합니다.다양한 납땜 유형에 탁월합니다.PTH에 적합하며 압입식입니다.와이어 본딩 가능;항공우주, 군사, 의료 및 고급 소비자 등 신뢰성이 높은 애플리케이션을 갖춘 PCB에 권장됩니다.터치 접촉 패드에는 권장되지 않습니다. |
| 전해 Ni/Au(소프트 골드) | 99.99% 순도 – 솔더마스크 전 전해 공정을 통해 니켈 층 위에 도포된 24캐럿 금. | 99.99% 순금, 24캐럿 30μin(0.8μm) -50μin(1.3μm), 100μin(2.5μm) -200μin(5μm)의 니켈 | 단단하고 내구성이 있는 표면;우수한 전도성;평탄;Al 와이어 굽힘성;낮은 접촉 저항;긴 유통기한 | 값비싼;너무 두꺼우면 부서지기 쉽습니다.레이아웃 제약;추가 처리/노동 집약적;납땜에는 적합하지 않습니다.코팅이 균일하지 않음 | COB(Chip on Board) 등 칩 패키지의 와이어(Al & Au) 본딩에 주로 사용됩니다. |
| 전해 Ni/Au(하드 골드) | 98% 순도 – 전해 공정을 통해 니켈 층 위에 도포된 도금조에 경화제가 첨가된 23캐럿 금. | 98% 순금, 23캐럿30μin(0.8μm) -50μin(1.3μm), 100μin(2.5μm) -150μin(4μm)의 니켈 | 우수한 납땜성;패드는 평평하고 균일합니다.Al 와이어 굽힘성;낮은 접촉 저항;재작업 가능 | 황 함량이 높은 환경에서 변색(취급 및 보관) 부식;이 마감을 지원하기 위한 공급망 옵션 감소;조립 단계 사이의 짧은 작동 창. | 주로 에지 커넥터(골드 핑거), IC 캐리어 보드(PBGA/FCBGA/FCCSP...), 키보드, 배터리 접점 및 일부 테스트 패드 등과 같은 전기 상호 연결에 사용됩니다. |
| 침수 Ag | 에칭 후 솔더마스크 전 무전해 도금 공정을 통해 구리 표면에 은층이 증착됩니다. | 5μin(0.12μm) -20μin(0.5μm) | 우수한 납땜성;패드는 평평하고 균일합니다.Al 와이어 굽힘성;낮은 접촉 저항;재작업 가능 | 황 함량이 높은 환경에서 변색(취급 및 보관) 부식;이 마감을 지원하기 위한 공급망 옵션 감소;조립 단계 사이의 짧은 작동 창. | 미세한 흔적 및 BGA를 위한 ENIG의 경제적인 대안;고속 신호 적용에 이상적입니다.멤브레인 스위치, EMI 차폐 및 알루미늄 와이어 본딩에 적합합니다.프레스 핏에 적합합니다. |
| 침수 Sn | 무전해 화학조에서는 주석의 흰색 얇은 층이 산화를 방지하기 위한 장벽으로 회로 기판의 구리에 직접 증착됩니다. | 0.7μm(25μin)~1.5μm(60μin) | 압입 기술에 가장 적합합니다.비용 효율적;평면;우수한 납땜성(신선한 경우) 및 신뢰성;평탄 | 온도 및 주기 상승으로 인한 납땜성 저하;최종 조립 시 노출된 주석은 부식될 수 있습니다.문제 처리주석 구취;PTH에는 적합하지 않습니다.발암물질로 알려진 티오우레아가 함유되어 있습니다. | 대량 생산에 권장됩니다.SMD 배치, BGA에 적합합니다.압입 및 백플레인에 가장 적합합니다.PTH, 접촉 스위치 및 벗겨낼 수 있는 마스크와 함께 사용하는 것은 권장되지 않습니다. |
표 2 생산 및 적용 시 최신 PCB 표면 마감재의 일반적인 특성 평가
| 가장 일반적으로 사용되는 표면 마감재 생산 | |||||||||
| 속성 | ENIG | 에네피그 | 소프트 골드 | 단단한 금 | IAg | ISn | HASL | HASL-LF | OSP |
| 인기 | 높은 | 낮은 | 낮은 | 낮은 | 중간 | 낮은 | 낮은 | 높은 | 중간 |
| 공정 비용 | 높음(1.3x) | 높음(2.5x) | 최고(3.5x) | 최고(3.5x) | 중간(1.1x) | 중간(1.1x) | 낮음(1.0x) | 낮음(1.0x) | 최저(0.8x) |
| 보증금 | 담금 | 담금 | 전해 | 전해 | 담금 | 담금 | 담금 | 담금 | 담금 |
| 유통기한 | 긴 | 긴 | 긴 | 긴 | 중간 | 중간 | 긴 | 긴 | 짧은 |
| RoHS 준수 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | No | 예 | 예 |
| SMT의 표면 동일 평면성 | 훌륭한 | 훌륭한 | 훌륭한 | 훌륭한 | 훌륭한 | 훌륭한 | 가난한 | 좋은 | 훌륭한 |
| 노출된 구리 | No | No | No | 예 | No | No | No | No | 예 |
| 손질 | 정상 | 정상 | 정상 | 정상 | 비판적인 | 비판적인 | 정상 | 정상 | 비판적인 |
| 프로세스 노력 | 중간 | 중간 | 높은 | 높은 | 중간 | 중간 | 중간 | 중간 | 낮은 |
| 재작업 용량 | No | No | No | No | 예 | 제안되지 않음 | 예 | 예 | 예 |
| 필수 열주기 | 다수의 | 다수의 | 다수의 | 다수의 | 다수의 | 2-3 | 다수의 | 다수의 | 2 |
| 수염 문제 | No | No | No | No | No | 예 | No | No | No |
| 열충격(PCB 제조) | 낮은 | 낮은 | 낮은 | 낮은 | 매우 낮은 | 매우 낮은 | 높은 | 높은 | 매우 낮은 |
| 낮은 저항 / 고속 | No | No | No | No | 예 | No | No | No | 해당 없음 |
| 가장 일반적으로 사용되는 표면 마감재의 적용 | |||||||||
| 응용 | ENIG | 에네피그 | 소프트 골드 | 하드 골드 | IAg | ISn | HASL | LF-HASL | OSP |
| 엄격한 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 |
| 몸을 풀다 | 제한된 | 제한된 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 |
| Flex-Rigid | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 선호하지 않음 |
| 파인 피치 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 선호하지 않음 | 선호하지 않음 | 예 |
| BGA 및 μBGA | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 선호하지 않음 | 선호하지 않음 | 예 |
| 다중 납땜성 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 제한된 |
| 플립칩 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | No | No | 예 |
| 프레스핏 | 제한된 | 제한된 | 제한된 | 제한된 | 예 | 훌륭한 | 예 | 예 | 제한된 |
| 구멍을 통해 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | No | No | No | No |
| 와이어 본딩 | 예(알) | 예(Al, Au) | 예(Al, Au) | 예(알) | 가변(Al) | No | No | No | 예(알) |
| 솔더 습윤성 | 좋은 | 좋은 | 좋은 | 좋은 | 매우 좋은 | 좋은 | 가난한 | 가난한 | 좋은 |
| 솔더 조인트 무결성 | 좋은 | 좋은 | 가난한 | 가난한 | 훌륭한 | 좋은 | 좋은 | 좋은 | 좋은 |
유통기한은 제조 일정을 세울 때 고려해야 할 중요한 요소입니다.유통기한PCB의 완전한 용접성이 있도록 마무리를 부여하는 수술창입니다.모든 PCB가 유효 기간 내에 조립되었는지 확인하는 것이 중요합니다.표면 마감재를 만드는 재료와 공정 외에도 마감재의 유통기한은 크게 영향을 받습니다.PCB 포장 및 보관으로.IPC-1601 지침에서 제안한 올바른 보관 방법을 엄격하게 적용하면 마감재의 용접성과 신뢰성이 보존됩니다.
표3 인기 있는 PCB 표면 마감재의 저장 수명 비교
|
| 일반적인 유통기한 | 권장 유통기한 | 재작업 확률 |
| HASL-LF | 12 개월 | 12 개월 | 예 |
| OSP | 3 개월 | 1개월 | 예 |
| ENIG | 12 개월 | 6 개월 | 아니요* |
| 에네피그 | 6 개월 | 6 개월 | 아니요* |
| 전해 Ni/Au | 12 개월 | 12 개월 | NO |
| IAg | 6 개월 | 3 개월 | 예 |
| ISn | 6 개월 | 3 개월 | 예** |
* ENIG 및 ENEPIG의 경우 표면 습윤성과 유효 기간을 개선하기 위해 재활성화 주기를 마무리하는 것이 가능합니다.
** 화학적 주석 재작업은 권장되지 않습니다.
뒤쪽에블로그에
게시 시간: 2022년 11월 16일
