1, Zašto HASL nije prikladan za visokofrekventne ploče?
Glavni razlozi mogu se pripisati četirima glavnim problemima "jedan visok, dva neujednačena i jedan utjecaj":
1. Otpor kositra je previsok → gubitak signala se dramatično povećava
Ovo je temeljni razlog. Visokofrekventni signali pokazuju skin efekt - struja teče samo u vrlo tankom sloju na površini vodiča:
2. Neravnine na površini → jaka refleksija signala
Lemljenje raspršivanjem je fizički proces koji koristi nož s vrućim zrakom za izravnavanje rastaljenog lema, s pogreškom ravnosti površine od oko ± 2 μm i prisutnošću mikromorfologije kao što su izbočine, udubljenja i vrhovi lema.
Visokofrekventni signali iznimno su osjetljivi na glatkoću površine - neravne površine su poput "neravnih cesta", što može uzrokovati refleksiju signala, raspršenje i diskontinuitet impedancije, izravno pogoršavajući povratni gubitak i integritet signala. Nasuprot tome, ravnost postupka imerzijskog zlata može doseći ± 0,5 μm, što je blizu zrcalne površine.
3. Nejednaka debljina → gubitak kontrole impedancije
Raspon debljina prskanja kositra je širok (5-25 μm ili čak i veći), a postoje značajne razlike u debljini na različitim područjima, što rezultira:
Efektivna širina linije i ekvivalentna dielektrična konstanta mikrotrakastih/trakastih vodova nestabilni su
Impedancija jako varira i ne može zadovoljiti zahtjeve tolerancije impedancije od ± 5 Ω ili čak i strože za ploče visoke-frekventnosti
Pomak rezonantne frekvencije i smanjenje pojačanja antene
4. Visokotemperaturni toplinski udar → Rizik od visokofrekventne podloge
Kositreno prskanje zahtijeva uranjanje cijele ploče u rastopljeni lem na 250-260 stupnjeva C, uzrokujući jak toplinski udar na visokofrekventnim-pločicama na bazi PTFE-a kao što su Rogers i Taconic, što može lako dovesti do savijanja ploče i raslojavanja međuslojeva, posebno na debelim i velikim pločama.
Osim toga, kositrene kuglice i neravnine nastale raspršivanjem kositra također mogu uzrokovati kratke spojeve i elektromagnetske smetnje.
2, Kako odabrati između tonućeg zlata, tonućeg srebra i OSP-a?
Visoko{0}}rangiranje performansi triju procesa je: taloženje srebra ≈ OSP
1. ENIG imerzijsko zlato (imerzijsko nikal zlato)
Struktura: bakar+sloj nikla (3-5 μm)+sloj zlata (0,05-0,15 μm)
Opasnost od visoke frekvencije: Kada frekvencija prijeđe 10 GHz, dubina sloja (0,66 μm) mnogo je manja od debljine sloja nikla (3-5 μm), a struja se gotovo u cijelosti širi u sloju nikla visoke otpornosti. Izmjereni gubitak na 10 GHz veći je za oko 19,3% nego kod golog bakra, a na 20 GHz veći je za oko 25,1%. Dodatni uneseni gubitak na 28 GHz je oko 0,06-0,15 dB/cm.
Primjenjivi scenariji:
Radna frekvencija ispod 10 GHz i slab proračun gubitaka
Zahtijeva dugotrajno-skladištenje, višestruke popravke/zavarivanje
Dostupni su BGA, QFN i drugi fini paketi
Obratite pozornost na rizik od "crne ploče" i odaberite tvornicu ploča sa strogom kontrolom. Sadržaj fosfora u sloju nikla treba kontrolirati na 7% do 9%
2. Srebrno uranjanje (imerzijsko srebro)
Struktura: bakar+srebrni sloj (0,1-0,4 μm)
Glavna prednost: Srebro ima najveću vodljivost među svim metalima, čak malo bolju od bakra. Na 10 GHz, gubitak se povećava samo za 2,12% u usporedbi s čistim bakrom, a na 20 GHz, povećava se samo za 0,96%, što ga čini procesom s najboljim visoko-frekventnim performansama.
Glavni rizici:
Migracija srebrnih iona: Pod visokom vlažnošću i pristranim okruženjem, ioni srebra migriraju duž površine kako bi formirali dendritične kristale, što može uzrokovati curenje ili čak kratki spoj između fino razmaknutih lemnih jastučića
Sumporenje/oksidacija: osjetljivo na sulfide, može promijeniti boju nakon nekoliko sati na zraku
Visoki zahtjevi za skladištenje, kontrolirajte vrijeme izlaganja prije montaže
Primjenjivi scenariji:
Primjene milimetarskih valova iznad 20 GHz (77G radar, 5G antena milimetarskih valova, satelitska komunikacija)
Brze/RF veze koje su vrlo osjetljive na proračune gubitaka
Koristite s oprezom u visokoj vlažnosti, vanjskim i industrijskim okruženjima (zahtijevaju tri otporne boje i povećanje razmaka između jastučića)
3. OSP (organska lemna maska)
Struktura: Bakar+organska kelatna membrana (0,2-0,5 μm)
Glavna prednost: Bez uvođenja ikakvih metalnih slojeva visokog otpora, performanse visoke-frekventnosti potpuno su u skladu s golim bakrom, a površina je najglađa, a impedancija najstabilnija. Trošak je najniži među ova tri procesa.
Glavna ograničenja:
Film je izuzetno tanak i nije otporan na višestruko lemljenje (sloj filma će se oštetiti nakon jednog pretapanja)
Kratko skladištenje, osjetljivo na vlagu i temperaturu
Nije prikladno za proizvode koji zahtijevaju popravak ili-dugotrajnu zalihu
Nestabilan kontaktni otpor, nije prikladan za kontaktne aplikacije kao što su tipke i konektori
Primjenjivi scenariji:
Moduli milimetarskih valova iznad 20 GHz zahtijevaju izuzetno visoke gubitke
Jednokratni postupak reflow lemljenja, male serije uzoraka za istraživanje i razvoj
Proizvodi koji su troškovno osjetljivi i imaju brz obrt proizvodnje
Nije prikladno za višestruko zavarivanje, dugo-skladištenje i kontaktne primjene