Kaip pasirinkti paviršiaus apdorojimą aukšto{0}}dažnio PCB plokštėms? Skęstančio aukso, sidabro ir skęstančio alavo poveikio signalams analizė

Toliau sistemingai analizuosime aukšto{0}}dažnio PCB paviršiaus apdorojimo pasirinkimą iš keturių aspektų: odos efekto principo, trijų procesų signalo įtakos mechanizmo, išmatuotų duomenų palyginimo ir pasirinkimo sprendimo.

Toliau sistemingai analizuosime aukšto{0}}dažnio PCB paviršiaus apdorojimo pasirinkimą iš keturių aspektų: odos efekto principo, trijų procesų signalo įtakos mechanizmo, išmatuotų duomenų palyginimo ir pasirinkimo sprendimo.

2, ENIG įtaka signalams
Struktūra ir principas
Aukso nusodinimo proceso struktūra yra tokia: vario paviršius+nikelio sluoksnis (3-5 μm)+aukso sluoksnis (0,05~0,15 μm). Aukso sluoksnis yra itin plonas, o tikrasis pagrindinis korpusas yra nikelio sluoksnis.

Signalo poveikio analizė
1. Žymiai išaugo aukšto -dažnio nuostoliai
Nikelio varža yra daugiau nei keturis kartus didesnė nei vario, o nikelio sluoksnio storis (3–5 μm) yra daug didesnis nei odos gylis esant 10 GHz (0,66 μm).
Aukšto dažnio srovės sklinda beveik vien nikelio sluoksnyje, o ne vario sluoksnyje
Remiantis pramonės bandymais, ENIG padidina nuostolius maždaug 19,3 %, palyginti su grynu variu esant 10 GHz; Padidinti maždaug 25,1 % esant 20 GHz
28 GHz dažnių juostoje ENIG gali sukelti papildomą maždaug 0,06–0,15 dB/cm įterpimo nuostolį, palyginti su grynu variu.

2. Smūgio laipsnis priklauso nuo nikelio sluoksnio storio
Nikelio sluoksnis padidėjo nuo 3 μm iki 6 μm, todėl signalo praradimas padidėjo maždaug 15%.
Aukso sluoksnis padidėjo nuo 0,03 μm iki 0,1 μm, o nuostoliai padidėjo apie 5% (smūgis daug mažesnis nei nikelio sluoksnio)

3. Kita numanoma rizika
Juodojo litavimo padėklo rizika: nikelio sluoksnio korozija ir oksidacija, ypač mažas litavimo jungčių mechaninis stiprumas
Nikelio sluoksnio šiurkštumas yra gana didelis, todėl dar labiau padidėja kelio varža ir atspindys

Pritaikomumo riba
Kai veikimo dažnis yra mažesnis nei 10 GHz ir nuostolių biudžetas yra laisvas, visapusis ekonomiškumas{1}} yra didelis
Scenarijai, kuriems reikalingas ilgalaikis-saugymas (daugiau nei 12 mėnesių) ir daugkartinis taisymas
Milimetrinių bangų dažnis, didesnis nei 20 GHz, nerekomenduojamas

3, Immersion Silver įtaka signalams
Struktūra ir principas
Skęstantis sidabras per poslinkio reakciją ant vario paviršiaus nusodina labai ploną gryno sidabro sluoksnį, kurio storis paprastai svyruoja nuo 0,1 iki 0,3 μm.

Signalo poveikio analizė
1. Optimalus aukšto-dažnio našumas
Sidabro savitoji varža (1,59 μ Ω· cm) yra šiek tiek mažesnė nei vario, todėl jis yra laidiausias metalas tarp visų metalų
Sidabro sluoksnio storis (0,1–0,3 μm) yra plonesnis, palyginti su odos gyliu 10 GHz (0,66 μm), o aukšto -dažnio srovė vis tiek gali gerai patekti į vario sluoksnį.
Papildomi nuostoliai yra beveik nereikšmingi ir yra patogiausias paviršiaus apdorojimo procesas aukšto -dažnio signalams
2. Geras paviršiaus lygumas
Sidabro sluoksnio paviršius yra tankus ir lygus, todėl sumažėja sklaidos nuostoliai, atsirandantys dėl šiurkštumo
Milimetrinių bangų dažnių juostoje (virš 30 GHz) plokštumo privalumai yra ypač reikšmingi

Patikimumo iššūkis (kaina)
1. Sidabro migracija
Esant didelei drėgmei ir pakreiptai aplinkai, sidabro jonai migruoja PCB paviršiumi, sudarydami dendritinius kristalus.
Tarp litavimo padėklų, kurių atstumas yra mažas (mažesnis arba lygus 0,5 mm), gali įvykti nuotėkis arba net trumpasis jungimas.
Ypač paveikiamos aukšto dažnio diferencialinės poros arba mikrojuostos linijos
2. Sierinimas ir oksidacija
Itin jautrus sulfidams, gali pakeisti spalvą po kelių valandų buvimo ore

Įtakoja suvirinamumą ir kontaktinio atsparumo stabilumą

Prieš klijuodami pleistrą, griežtai uždarykite pakuotę ir kontroliuokite ekspozicijos laiką
3. Trumpas saugojimo laikas
Paprastai tik 6–12 mėnesių, daug mažiau nei daugiau nei 12 mėnesių panardinimo į auksą

Pritaikomumo riba
Aukšto dažnio RF virš 10 GHz, 5G milimetrinė banga, radaras, palydovinis ryšys
Didelės spartos signalo jungtys, reikalaujančios itin mažų įterpimo nuostolių
Atsargiai naudokite didelės drėgmės, lauko ir pramoninėje aplinkoje (reikalaujama trijų atsparių dažų ir didesnio tarpo tarp pagalvėlių)
Ilgalaikio saugojimo produktai

4, Panardinimo alavo įtaka signalams
Struktūra ir principas
Gryno alavo sluoksnio nusodinimas ant vario paviršiaus, paprastai 0,8-1,2 μm storio.

Signalo poveikio analizė
1. Didelio -dažnio praradimas yra žymiai didesnis nei sidabro nusėdimo
Alavo varža yra 6,4 karto didesnė nei vario (11,0 × 10 ⁻⁸Ω· m)
Skardos sluoksnio storis (0,8–1,2 μm) artėja arba viršija odos gylį (0,66 μm) esant 10 GHz
Aukšto dažnio srovė daugiausia sklinda didelės varžos alavo sluoksnyje su dideliu įterpimo nuostoliu
2. Plokštumo pranašumas (vienintelis akcentas)
Nusodinto alavo paviršius yra itin lygus, o laidininko šiurkštumo nuostoliai nedideli
Šis pranašumas turėjo būti ryškesnis milimetrinių bangų dažnių juostoje, tačiau jį kompensavo didelė paties alavo varža

Patikimumo iššūkis
1. Alavo ūsų augimas
Skardos sluoksnio įtempių atpalaidavimo procese savaime išauga mikrometro dydžio adatos kaip ūsai
Siauras atstumas tarp litavimo padėklų gali sukelti trumpąjį jungimą
Ilgalaikė grėsmė aukšto{0}}dažnio varžos pastovumui
2. IMC sluoksnio augimas
Vario alavo intermetaliniai junginiai (Cu ₆ Sn ₅ ir kt.) toliau auga net kambario temperatūroje
IMC varža yra daug didesnė nei gryno alavo, ir ji didėja senstant
Lėtas kontaktinės varžos didėjimas yra nepriimtinas RF priekiniams{0}}įrenginiams, kuriems reikalingas didelis fazės stabilumas
3. Ribotas saugojimo laikas
Ilgalaikis saugojimas yra linkęs į oksidaciją ir spalvos pasikeitimą

Pritaikomumo riba
Žemo dažnio programos, mažesnės nei 10 GHz
Scenarijai su aukštais lygumo ir lydmetalio suderinamumo reikalavimais, pvz., automobilių elektronika ir pramoninės valdymo plokštės
Nerekomenduojama RF / milimetrinių bangų scenarijams
Programos, kurioms reikalingas itin didelis fazės stabilumas

•  
•  

• 6, Atrankos sprendimo pasiūlymai
  Pasirinkite pagal programos scenarijų
  1. Millimeter wave/ultra-high frequency (>20 GHz, pvz., 5G milimetrinė banga, 77G radaras)

  Pageidautina: sidabrinis panardinimas - su mažiausiu aukšto-dažnio praradimu ir geriausiu elektriniu našumu

  Pagalbinės priemonės: vakuuminė pakuotė, ekspozicijos laiko kontrolė prieš lopymą, trijų atsparių dažų užtepimas sidabro migracijai slopinti

  Jei surinkimo proceso valdymo galimybė yra stipri, OSP yra geriausias mažų nuostolių pasirinkimas (tačiau turi trumpą saugojimo laikotarpį ir nėra atsparus pakartotiniam srautui).

  2. Aukšto dažnio RF (5–20 GHz, pvz., 5G Sub-6G, WiFi 6E)

  Pirmasis pasirinkimas: skęstantis sidabras - optimalus veikimas, kartu atsižvelgiant ir į suvirinamumą

  Alternatyva: skęstantis auksas (kai nuostolių biudžetas yra pakankamas), atkreipkite dėmesį, kad nikelio sluoksnio storis būtų kontroliuojamas 3-4 μm

  3. Vidutinis žemas dažnis (<5 GHz)+high reliability requirements

  Pirmasis pasirinkimas: skęstantis auksas -, stiprus atsparumas oksidacijai, ilgas saugojimo laikas, stabilus suvirinimas

  Jei brangiai kainuoja: alavo nusėdimas (atkreipkite dėmesį į alavo ūsų riziką ir kepkite, kad sumažintumėte stresą)

•  

   

  4. Scenarijai, tokie kaip automobilių radarai, kuriems reikalingas standumas, kad būtų lygumas

  Alavo nusodinimas + kepimo įtempių mažinimo procesas - optimalus lygumas, tačiau būtina griežta alavo ūsų ir IMC augimo kontrolė

  Svarbus priedas: neignoruokite varinės folijos šiurkštumo
  Nepriklausomai nuo pasirinkto paviršiaus apdorojimo, pagrindinės vario folijos šiurkštumas dažnai turi didesnį poveikį dideliems{0}}dažnio nuostoliams nei pats paviršiaus apdorojimas:

  Esant aukštiems dažniams, laidininko nuostolių skirtumas dėl skirtingo šiurkštumo gali siekti 0,3–0,5 dB/nch

  Aukšto dažnio plokštės turi būti suporuotos su VLP/HVLP mažo šiurkštumo vario folija ir projektuojamos kartu su paviršiaus apdorojimo procesais

  Ankstesnis mikroėsdinimo procesas taip pat gali turėti įtakos galutiniam paviršiaus šiurkštumui, todėl reikalingas aiškus ryšys su plokščių gamykla

•