1. Waarom is HASL niet geschikt voor hoogfrequente borden?
De belangrijkste redenen kunnen worden toegeschreven aan de vier belangrijkste problemen: "één hoog, twee oneffenheden en één impact":
1. De soortelijke weerstand van Tin is te hoog → het signaalverlies neemt dramatisch toe
Dit is de fundamentele reden. Hoogfrequente signalen vertonen skin-effect - stroom vloeit slechts in een zeer dunne laag op het oppervlak van de geleider:
2. Oppervlakte-oneffenheden → ernstige signaalreflectie
Sproeisolderen is een fysisch proces waarbij een heteluchtmes wordt gebruikt om gesmolten soldeer plat te maken, met een vlakheidsfout van ongeveer ± 2 μm, en de aanwezigheid van micromorfologie zoals uitsteeksels, depressies en soldeerpieken.
Hoogfrequente signalen zijn extreem gevoelig voor de gladheid van het oppervlak - oneffen oppervlakken zijn als "hobbige wegen", die signaalreflectie, verstrooiing en discontinuïteit van de impedantie kunnen veroorzaken, waardoor het retourverlies en de signaalintegriteit direct verslechteren. Daarentegen kan de vlakheid van het onderdompelingsgoudproces ± 0,5 μm bereiken, wat dicht bij een spiegeloppervlak ligt.
3. Ongelijke dikte → impedantieverlies van controle
Het diktebereik van tinspuiten is breed (5-25 μm of zelfs groter) en er zijn aanzienlijke verschillen in dikte op verschillende gebieden, wat resulteert in:
De effectieve lijnbreedte en equivalente diëlektrische constante van microstrip-/striplijnen zijn onstabiel
De impedantie fluctueert enorm en kan niet voldoen aan de impedantietolerantievereisten van ± 5 Ω of zelfs strenger voor hoog-kaarten
De resonante frequentieverschuiving en versterkingsafname van de antenne
4. Thermische schokken bij hoge temperatuur → Risico op substraat met hoge frequentie
Bij tinspuiten moet de hele plaat worden ondergedompeld in gesmolten soldeer bij 250-260 graden C, wat ernstige thermische schokken veroorzaakt bij op PTFE gebaseerde hoog- platen zoals Rogers en Taconic, wat gemakkelijk kan leiden tot kromtrekken van de plaat en delaminatie van de tussenlagen, vooral bij dikke en grote platen.
Bovendien kunnen de tinnen kralen en bramen die door het spuiten van tin worden gegenereerd ook kortsluiting met kleine steek en elektromagnetische interferentie veroorzaken.
2, Hoe kies je tussen zinkend goud, zinkend zilver en OSP?
De hoogfrequente prestatierangschikking van de drie processen is: zilverafzetting ≈ OSP
1. ENIG onderdompelingsgoud (onderdompeling nikkelgoud)
Structuur: koper + nikkellaag (3-5 μm) + goudlaag (0,05-0,15 μm)
Gevaar voor hoge frequentie: Wanneer de frequentie hoger is dan 10 GHz, is de huiddiepte (0,66 μm) veel kleiner dan de dikte van de nikkellaag (3-5 μm), en plant de stroom zich bijna volledig voort in de nikkellaag met hoge weerstand. Het gemeten verlies bij 10 GHz is ongeveer 19,3% hoger dan dat van blank koper, en bij 20 GHz ongeveer 25,1% hoger. Het extra invoegverlies bij 28 GHz bedraagt ongeveer 0,06-0,15 dB/cm.
Toepasselijke scenario's:
Werkfrequentie lager dan 10 GHz en los verliesbudget
Vereist langdurige opslag-, meerdere reparaties/lassen
Er zijn BGA-, QFN- en andere fijne pitch-pakketten beschikbaar
Let op het risico van "black plate" en kies voor een platenfabriek met strenge controle. Het fosforgehalte van de nikkellaag moet worden gecontroleerd op 7% tot 9%
2. Zilverdompeling (onderdompeling zilver)
Structuur: koper+zilverlaag (0,1-0,4 μm)
Kernvoordeel: Zilver heeft de hoogste geleidbaarheid van alle metalen, zelfs iets beter dan koper. Bij 10 GHz neemt het verlies slechts met 2,12% toe vergeleken met blank koper, en bij 20 GHz neemt het slechts met 0,96% toe, waardoor dit het proces is met de beste hoogfrequente prestaties.
Belangrijkste risico's:
Migratie van zilverionen: Onder een hoge luchtvochtigheid en een bias-omgeving migreren zilverionen langs het oppervlak om dendritische kristallen te vormen, die lekkage of zelfs kortsluiting tussen soldeervlakken met kleine tussenruimtes kunnen veroorzaken
Zwavelvorming/oxidatie: gevoelig voor sulfiden, kan na enkele uren in de lucht van kleur veranderen
Hoge opslagvereisten, controleer de blootstellingstijd vóór montage
Toepasselijke scenario's:
Millimetergolftoepassingen boven 20 GHz (77G-radar, 5G millimetergolfantenne, satellietcommunicatie)
Hoge snelheid/RF-verbindingen die zeer gevoelig zijn voor verliesbudgetten
Wees voorzichtig bij gebruik in hoge luchtvochtigheid, buiten en industriële omgevingen (waarvoor drielaagse verf nodig is en een grotere afstand tussen de pads)
3. OSP (organisch soldeermasker)
Structuur: koper+organisch chelaatvormend membraan (0,2-0,5 μm)
Kernvoordeel: zonder de introductie van metaallagen met een hoge weerstand, zijn de prestaties bij hoge frequenties volledig consistent met die van blank koper, en is het oppervlak het gladst en de impedantie het meest stabiel. De kosten zijn de laagste van de drie processen.
Belangrijkste beperkingen:
De film is extreem dun en niet bestand tegen meervoudig solderen (de filmlaag wordt na één reflow beschadigd)
Korte opslagduur, gevoelig voor vochtigheid en temperatuur
Niet geschikt voor producten die reparatie of lange-termijnvoorraad vereisen
Instabiele contactweerstand, niet geschikt voor contacttoepassingen zoals knoppen en connectoren
Toepasselijke scenario's:
Millimetergolfmodules boven 20 GHz vereisen extreem hoge verliezen
Eenmalig reflow-soldeerproces, kleine batch R&D-monsters
Producten die kostengevoelig zijn en een snelle productieomzet hebben
Niet geschikt voor meervoudig lassen, langdurige opslag- en contacttoepassingen