Πώς να επιλέξετε επεξεργασία επιφάνειας για πλακέτα Pcb υψηλής-συχνότητας; Ανάλυση των επιπτώσεων του βυθιζόμενου χρυσού, του ασημιού που βυθίζεται και του βυθιζόμενου κασσίτερου σε σήματα

Παρακάτω, θα αναλύσουμε συστηματικά την επιλογή της-επεξεργασίας επιφάνειας pcb υψηλής συχνότητας από τέσσερις διαστάσεις: αρχή εφέ δέρματος, μηχανισμός επιρροής σήματος τριών διεργασιών, σύγκριση δεδομένων μέτρησης και απόφαση επιλογής.

Παρακάτω, θα αναλύσουμε συστηματικά την επιλογή της-επεξεργασίας επιφάνειας pcb υψηλής συχνότητας από τέσσερις διαστάσεις: αρχή εφέ δέρματος, μηχανισμός επιρροής σήματος τριών διεργασιών, σύγκριση δεδομένων μέτρησης και απόφαση επιλογής.

2, Η επίδραση του ENIG στα σήματα
Δομή και Αρχή
Η δομή της διαδικασίας εναπόθεσης χρυσού είναι: επιφάνεια χαλκού+ στρώμα νικελίου (3-5 μ m)+ στρώμα χρυσού (0,05~0,15 μ m). Το στρώμα χρυσού είναι εξαιρετικά λεπτό και το πραγματικό κύριο σώμα είναι το στρώμα νικελίου.

Ανάλυση κρούσης σήματος
1. Σημαντική αύξηση των απωλειών υψηλής-συχνότητας
Η ειδική αντίσταση του νικελίου είναι μεγαλύτερη από τέσσερις φορές εκείνη του χαλκού και το πάχος του στρώματος νικελίου (3-5 μ m) είναι πολύ μεγαλύτερο από το βάθος του δέρματος στα 10 GHz (0,66 μ m).
Τα ρεύματα υψηλής συχνότητας διαδίδονται σχεδόν εξ ολοκλήρου μέσα στο στρώμα νικελίου και όχι στο στρώμα χαλκού
Σύμφωνα με βιομηχανικές δοκιμές, το ENIG αυξάνει τις απώλειες κατά περίπου 19,3% σε σύγκριση με τον γυμνό χαλκό στα 10 GHz. Αύξηση κατά περίπου 25,1% στα 20 GHz
Στη ζώνη συχνοτήτων των 28 GHz, το ENIG μπορεί να εισάγει πρόσθετη απώλεια εισαγωγής περίπου 0,06-0,15 dB/cm σε σύγκριση με τον γυμνό χαλκό

2. Ο βαθμός πρόσκρουσης εξαρτάται από το πάχος του στρώματος νικελίου
Το στρώμα νικελίου αυξήθηκε από 3 μ m σε 6 μ m, με αποτέλεσμα αύξηση περίπου 15% στην απώλεια σήματος
Το στρώμα χρυσού αυξήθηκε από 0,03 μ m σε 0,1 μ m και η απώλεια αυξήθηκε κατά περίπου 5% (η πρόσκρουση είναι πολύ μικρότερη από αυτή του στρώματος νικελίου)

3. Άλλοι έμμεσοι κίνδυνοι
Κίνδυνος μαύρου μαξιλαριού συγκόλλησης: διάβρωση και οξείδωση στρώματος νικελίου, εξαιρετικά χαμηλή μηχανική αντοχή των αρμών συγκόλλησης
Η τραχύτητα του στρώματος νικελίου είναι σχετικά υψηλή, αυξάνοντας περαιτέρω την αντίσταση και την ανάκλαση της διαδρομής

Όριο εφαρμογής
Όταν η συχνότητα λειτουργίας είναι κάτω από 10 GHz και ο προϋπολογισμός απώλειας είναι χαλαρός, η συνολική αποτελεσματικότητα-κόστους είναι υψηλή
Σενάρια που απαιτούν-μακροπρόθεσμη αποθήκευση (πάνω από 12 μήνες) και πολλαπλές επισκευές
Δεν συνιστώνται συχνότητες κυμάτων χιλιοστών πάνω από 20 GHz

3, Η επίδραση του Immersion Silver στα σήματα
Δομή και Αρχή
Ο βυθιζόμενος άργυρος εναποθέτει ένα πολύ λεπτό στρώμα καθαρού αργύρου στην επιφάνεια του χαλκού μέσω αντίδρασης μετατόπισης, με πάχος που κυμαίνεται συνήθως από 0,1 έως 0,3 μ m.

Ανάλυση κρούσης σήματος
1. Βέλτιστη απόδοση υψηλής-συχνότητας
Η ειδική αντίσταση του αργύρου (1,59 μ Ω· cm) είναι ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή του χαλκού, καθιστώντας το το πιο αγώγιμο μέταλλο μεταξύ όλων των μετάλλων
Το πάχος του στρώματος αργύρου (0,1~0,3 μ m) είναι πιο λεπτό σε σύγκριση με το βάθος του δέρματος των 10 GHz (0,66 μ m) και το ρεύμα υψηλής{4} συχνότητας μπορεί ακόμα να εισέλθει καλά στο στρώμα χαλκού
Η πρόσθετη απώλεια είναι σχεδόν αμελητέα και είναι η πιο φιλική διαδικασία επεξεργασίας επιφάνειας για σήματα υψηλής-συχνότητας
2. Καλή επιπεδότητα επιφάνειας
Η επιφάνεια του στρώματος αργύρου είναι πυκνή και λεία, μειώνοντας τις απώλειες σκέδασης που προκαλούνται από την τραχύτητα
Στη ζώνη συχνοτήτων κυμάτων χιλιοστών (πάνω από 30 GHz), τα οφέλη της επιπεδότητας είναι ιδιαίτερα σημαντικά

Πρόκληση αξιοπιστίας (Κόστος)
1. Silver Migration
Κάτω από περιβάλλον υψηλής υγρασίας και μεροληψίας, τα ιόντα αργύρου μεταναστεύουν κατά μήκος της επιφάνειας PCB για να σχηματίσουν δενδριτικούς κρυστάλλους
Μπορεί να προκύψει διαρροή ή ακόμη και βραχυκύκλωμα μεταξύ των μαξιλαριών συγκόλλησης με λεπτή απόσταση (Μικρότερη ή ίση με 0,5 mm)
Τα ζεύγη διαφορικών υψηλής συχνότητας ή οι γραμμές μικροταινιών επηρεάζονται ιδιαίτερα
2. Θείωση και οξείδωση
Εξαιρετικά ευαίσθητο στα σουλφίδια, μπορεί να αλλάξει χρώμα μετά από έκθεση στον αέρα για αρκετές ώρες

Επηρεάζει τη συγκολλησιμότητα και τη σταθερότητα της αντίστασης επαφής

Σφραγίστε αυστηρά τη συσκευασία και ελέγξτε τον χρόνο έκθεσης πριν εφαρμόσετε το έμπλαστρο
3. Μικρή διάρκεια αποθήκευσης
Συνήθως μόνο 6-12 μήνες, πολύ χαμηλότερο από τους περισσότερους από 12 μήνες βύθισης σε χρυσό

Όριο εφαρμογής
Υψηλή συχνότητα RF πάνω από 10 GHz, κύμα χιλιοστών 5G, ραντάρ, δορυφορική επικοινωνία
Σύνδεσμοι σήματος υψηλής ταχύτητας που απαιτούν εξαιρετικά χαμηλή απώλεια εισαγωγής
Χρησιμοποιήστε με προσοχή σε περιβάλλοντα με υψηλή υγρασία, εξωτερικούς και βιομηχανικούς χώρους (απαιτούνται τρεις ανθεκτικές βαφές και αύξηση της απόστασης των μαξιλαριών)
Προϊόντα μακροχρόνιας αποθήκευσης

4, Η επίδραση του Immersion Tin στα σήματα
Δομή και Αρχή
Εναπόθεση στρώματος καθαρού κασσίτερου σε επιφάνεια χαλκού, τυπικά με πάχος 0,8-1,2 μ m.

Ανάλυση κρούσης σήματος
1. Η απώλεια υψηλής-συχνότητας είναι σημαντικά μεγαλύτερη από αυτή της εναπόθεσης αργύρου
Η ειδική αντίσταση του κασσίτερου είναι 6,4 φορές εκείνη του χαλκού (11,0 × 10 ⁻8Ω· m)
Το πάχος του στρώματος κασσίτερου (0,8~1,2 μ m) προσεγγίζει ή υπερβαίνει το βάθος του δέρματος (0,66 μ m) στα 10 GHz
Το ρεύμα υψηλής συχνότητας διαδίδεται κυρίως στο στρώμα κασσίτερου υψηλής αντίστασης, με σημαντική απώλεια εισαγωγής
2. Πλεονέκτημα επιπεδότητας (το μόνο χαρακτηριστικό)
Η επιφάνεια του εναποτιθέμενου κασσίτερου είναι εξαιρετικά λεία και η απώλεια τραχύτητας του αγωγού είναι μικρή
Αυτό το πλεονέκτημα θα έπρεπε να ήταν πιο εμφανές στη ζώνη συχνοτήτων κυμάτων χιλιοστών, αλλά αντισταθμίστηκε από την υψηλή ειδική αντίσταση του ίδιου του κασσίτερου

Πρόκληση αξιοπιστίας
1. Tin Whisker Growth
Κατά τη διαδικασία απελευθέρωσης στρες του στρώματος κασσίτερου, μεγαλώνουν αυθόρμητα μουστάκια βελόνας μεγέθους μικρομέτρου
Η στενή απόσταση μεταξύ των μαξιλαριών συγκόλλησης μπορεί να προκαλέσει διακοπτόμενα βραχυκυκλώματα
Μακροπρόθεσμη απειλή για τη συνοχή της σύνθετης αντίστασης υψηλής-συχνότητας
2. Ανάπτυξη στρώματος IMC
Διαμεταλλικές ενώσεις κασσιτέρου χαλκού (Cu ₆ Sn ₅, κ.λπ.) συνεχίζουν να αναπτύσσονται ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου
Η ειδική αντίσταση του IMC είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του καθαρού κασσίτερου και αυξάνεται με τη γήρανση
Η αργή αύξηση της αντίστασης επαφής είναι απαράδεκτη για μπροστινές-συσκευές ραδιοσυχνοτήτων που απαιτούν υψηλή σταθερότητα φάσης
3. Περιορισμένη διάρκεια αποθήκευσης
Η μακροχρόνια αποθήκευση είναι επιρρεπής σε οξείδωση και αποχρωματισμό

Όριο εφαρμογής
Εφαρμογές χαμηλής συχνότητας κάτω από 10 GHz
Σενάρια με υψηλές απαιτήσεις για επιπεδότητα και συμβατότητα συγκόλλησης, όπως ηλεκτρονικά αυτοκινήτων και βιομηχανικοί πίνακες ελέγχου
Δεν συνιστάται για σενάρια κυμάτων ραδιοσυχνοτήτων/χιλιοστών
Εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετικά υψηλή σταθερότητα φάσης

•  
•  

• 6, Προτάσεις απόφασης επιλογής
  Επιλέξτε κατά σενάριο εφαρμογής
  1. Millimeter wave/ultra-high frequency (>20 GHz, όπως κύμα χιλιοστών 5G, ραντάρ 77G)

  Προτιμάται: Ασημί εμβάπτιση - με τη χαμηλότερη απώλεια υψηλής-συχνότητας και την καλύτερη ηλεκτρική απόδοση

  Υποστηρικτικά μέτρα: συσκευασία σφραγισμένη με κενό αέρος, έλεγχος του χρόνου έκθεσης πριν από το έμπλαστρο, εφαρμογή τριών μονόχρωμων βαφής για την καταστολή της μετανάστευσης αργύρου

  Εάν η ικανότητα ελέγχου της διαδικασίας συναρμολόγησης είναι ισχυρή, το OSP είναι η απόλυτη επιλογή χαμηλών απωλειών (αλλά έχει σύντομη περίοδο αποθήκευσης και δεν είναι ανθεκτική σε πολλαπλή επαναροή)

  2. Υψηλή συχνότητα RF (5-20 GHz, όπως 5G Sub-6G, WiFi 6E)

  Πρώτη επιλογή: βύθιση ασημιού - βέλτιστη απόδοση, λαμβάνοντας επίσης υπόψη τη δυνατότητα συγκόλλησης

  Εναλλακτικά: Βυθίζοντας χρυσό (όταν ο προϋπολογισμός απώλειας είναι επαρκής), δώστε προσοχή στον έλεγχο του πάχους του στρώματος νικελίου εντός 3-4 μ m

  3. Μέση χαμηλή συχνότητα (<5 GHz)+high reliability requirements

  Πρώτη επιλογή: Βυθιζόμενος χρυσός - ισχυρή αντοχή στην οξείδωση, μεγάλη διάρκεια αποθήκευσης, σταθερή συγκόλληση

  Εάν είναι ευαίσθητο στο κόστος: Εναπόθεση κασσίτερου (σημειώστε τον κίνδυνο των μουστάκια από κασσίτερο και ψήστε για να ανακουφίσετε το άγχος)

•  

   

  4. Σενάρια όπως ραντάρ αυτοκινήτου που απαιτούν ακαμψία για επιπεδότητα

  Εναπόθεση κασσίτερου + διαδικασία ανακούφισης από το στρες ψησίματος - βέλτιστη επιπεδότητα, αλλά απαιτείται αυστηρός έλεγχος των μουστάκια από κασσίτερο και η ανάπτυξη IMC

  Σημαντικό συμπλήρωμα: Μην αγνοείτε την τραχύτητα του φύλλου χαλκού
  Ανεξάρτητα από το ποια επιφανειακή επεξεργασία επιλέγεται, η τραχύτητα του υποκείμενου φύλλου χαλκού έχει συχνά μεγαλύτερο αντίκτυπο στις απώλειες υψηλών-συχνοτήτων από την ίδια την επιφανειακή επεξεργασία:

  Σε υψηλές συχνότητες, η διαφορά στην απώλεια αγωγού που προκαλείται από διαφορετική τραχύτητα μπορεί να φτάσει τα 0,3~0,5 dB/nch

  Οι πλακέτες υψηλής συχνότητας πρέπει να συνδυάζονται με φύλλα χαλκού χαμηλής τραχύτητας VLP/HVLP και να σχεδιάζονται σε συνδυασμό με διαδικασίες επιφανειακής επεξεργασίας

  Η προηγούμενη διαδικασία μικροεγχάραξης μπορεί επίσης να επηρεάσει την τελική τραχύτητα της επιφάνειας και απαιτείται σαφής επικοινωνία με το εργοστάσιο της πλακέτας

•