Kā izvēlēties virsmas apstrādi augstfrekvences PCB platei{0}}? Zelta grimšanas, sudraba un alvas grimšanas ietekmes uz signāliem analīze

Tālāk mēs sistemātiski analizēsim augstas -frekvences PCB virsmas apstrādes atlasi no četrām dimensijām: ādas efekta princips, trīs procesu signāla ietekmes mehānisms, izmērīto datu salīdzinājums un izvēles lēmums.

Tālāk mēs sistemātiski analizēsim augstas -frekvences PCB virsmas apstrādes atlasi no četrām dimensijām: ādas efekta princips, trīs procesu signāla ietekmes mehānisms, izmērīto datu salīdzinājums un izvēles lēmums.

2, ENIG ietekme uz signāliem
Struktūra un princips
Zelta uzklāšanas procesa struktūra ir: vara virsma+niķeļa slānis (3-5 μm)+zelta slānis (0,05~0,15 μm). Zelta slānis ir ārkārtīgi plāns, un īstais galvenais korpuss ir niķeļa slānis.

Signāla ietekmes analīze
1. Ievērojams augstfrekvences{1}}zudumu pieaugums
Niķeļa pretestība ir vairāk nekā četras reizes lielāka nekā vara, un niķeļa slāņa biezums (3-5 μm) ir daudz lielāks nekā ādas dziļums pie 10 GHz (0,66 μm).
Augstas frekvences strāvas izplatās gandrīz pilnībā niķeļa slānī, nevis vara slānī
Saskaņā ar nozares testiem, ENIG palielina zudumus par aptuveni 19,3%, salīdzinot ar tukšo varu 10 GHz frekvencē; Pieaugums par aptuveni 25,1% pie 20 GHz
28 GHz frekvenču joslā ENIG var radīt papildu ievietošanas zudumus aptuveni 0,06–0,15 dB/cm, salīdzinot ar tukšu varu.

2. Trieciena pakāpe ir atkarīga no niķeļa slāņa biezuma
Niķeļa slānis palielinājās no 3 μm līdz 6 μm, kā rezultātā signāla zudums palielinājās par aptuveni 15%.
Zelta slānis palielinājās no 0,03 μm līdz 0,1 μm, un zudumi palielinājās par aptuveni 5% (trieciens ir daudz mazāks nekā niķeļa slānim)

3. Citi netieši riski
Melnā lodēšanas paliktņa risks: niķeļa slāņa korozija un oksidēšana, ārkārtīgi zema lodēšanas savienojumu mehāniskā izturība
Niķeļa slāņa raupjums ir salīdzinoši augsts, vēl vairāk palielinot ceļa pretestību un atstarošanu

Piemērojamības robeža
Ja darbības frekvence ir mazāka par 10 GHz un zaudējumu budžets ir brīvs, visaptverošā izmaksu{1}}efektivitāte ir augsta
Scenāriji, kuriem nepieciešama ilgstoša{0}}uzglabāšana (vairāk nekā 12 mēneši) un vairāki remontdarbi
Milimetru viļņu frekvences virs 20 GHz nav ieteicamas

3, Immersion Silver ietekme uz signāliem
Struktūra un princips
Grimstošais sudrabs uz vara virsmas pārvietošanas reakcijas rezultātā nogulsnē ļoti plānu tīra sudraba slāni, kura biezums parasti svārstās no 0,1 līdz 0,3 μm.

Signāla ietekmes analīze
1. Optimāla augstas-frekvences veiktspēja
Sudraba pretestība (1,59 μ Ω· cm) ir nedaudz zemāka nekā vara, padarot to par vadošāko metālu starp visiem metāliem.
Sudraba slāņa biezums (0,1–0,3 μm) ir plānāks, salīdzinot ar ādas dziļumu 10 GHz (0,66 μm), un vara slānī joprojām var labi iekļūt augstas-frekvences strāva.
Papildu zudumi ir gandrīz nenozīmīgi, un tas ir visdraudzīgākais virsmas apstrādes process augstas-frekvences signāliem
2. Labs virsmas līdzenums
Sudraba slāņa virsma ir blīva un gluda, samazinot nelīdzenuma radītos izkliedes zudumus
Milimetru viļņu frekvenču joslā (virs 30 GHz) plakanuma priekšrocības ir īpaši nozīmīgas

Uzticamības izaicinājums (izmaksas)
1. Sudraba migrācija
Augsta mitruma un novirzes vidē sudraba joni migrē pa PCB virsmu, veidojot dendritiskos kristālus
Var rasties noplūde vai pat īssavienojums starp lodēšanas spilventiņiem ar smalku atstarpi (mazāks par vai vienāds ar 0,5 mm)
Īpaši tiek ietekmēti augstfrekvences diferenciālie pāri vai mikrosloksnes līnijas
2. Sulfurēšana un oksidēšana
Īpaši jutīgs pret sulfīdiem, var mainīt krāsu pēc gaisa iedarbības vairākas stundas

Ietekmē metināmību un kontaktu pretestības stabilitāti

Pirms plākstera uzlikšanas stingri noslēdziet iepakojumu un kontrolējiet ekspozīcijas laiku
3. Īss glabāšanas laiks
Parasti tikai 6-12 mēneši, daudz mazāk nekā vairāk nekā 12 mēnešu iegremdēšana zeltā

Piemērojamības robeža
Augstas frekvences RF virs 10 GHz, 5G milimetru vilnis, radars, satelīta sakari
Ātrgaitas signāla saites, kurām nepieciešams ārkārtīgi mazs ievietošanas zudums
Lietojiet piesardzīgi augsta mitruma apstākļos, āra un rūpnieciskā vidē (nepieciešama trīs izturīga krāsa un palielināts atstatums starp spilventiņiem)
Ilgtermiņa uzglabāšanas produkti

4, Immersion Tin ietekme uz signāliem
Struktūra un princips
Tīras alvas slāņa nogulsnēšanās uz vara virsmas, parasti ar biezumu 0,8-1,2 μm.

Signāla ietekmes analīze
1. Augsto-frekvenču zudums ir ievērojami lielāks nekā sudraba nogulsnēšanās gadījumā
Alvas pretestība ir 6,4 reizes lielāka nekā vara (11,0 × 10 ⁻⁸Ω· m)
Alvas slāņa biezums (0,8–1,2 μm) tuvojas vai pārsniedz ādas dziļumu (0,66 μm) pie 10 GHz
Augstfrekvences strāva galvenokārt izplatās augstas pretestības alvas slānī ar ievērojamu ievietošanas zudumu
2. Plakanuma priekšrocība (vienīgais izcēlums)
Nogulsnētās alvas virsma ir ārkārtīgi gluda, un vadītāja raupjuma zudums ir neliels
Šai priekšrocībai vajadzēja būt pamanāmākai milimetru viļņu frekvenču joslā, taču to kompensēja pašas alvas augstā pretestība

Uzticamības izaicinājums
1. Alvas ūsu augšana
Alvas slāņa spriedzes atbrīvošanas procesā spontāni izaug mikrometra izmēra adatas kā ūsas
Šaurs attālums starp lodēšanas paliktņiem var izraisīt periodiskus īssavienojumus
Ilgtermiņa draudi augstas{0}}frekvences pretestības konsekvencei
2. IMC slāņa augšana
Vara alvas intermetāliskie savienojumi (Cu ₆ Sn ₅ utt.) turpina augt pat istabas temperatūrā
IMC pretestība ir daudz augstāka nekā tīras alvas pretestība, un tā palielinās līdz ar novecošanos
Lēnā kontakta pretestības palielināšanās nav pieņemama RF priekšgala{0}}ierīcēm, kurām nepieciešama augsta fāzes stabilitāte
3. Ierobežots glabāšanas laiks
Ilgstoša uzglabāšana ir pakļauta oksidācijai un krāsas maiņai

Piemērojamības robeža
Zemas frekvences lietojumi zem 10 GHz
Scenāriji ar augstām prasībām attiecībā uz plakanumu un lodēšanas savietojamību, piemēram, automobiļu elektronika un rūpnieciskās vadības paneļi
Nav ieteicams RF/milimetru viļņu scenārijiem
Lietojumprogrammas, kurām nepieciešama ārkārtīgi augsta fāzes stabilitāte

•  
•  

• 6, Atlases lēmuma priekšlikumi
  Atlasiet pēc lietojumprogrammas scenārija
  1. Millimeter wave/ultra-high frequency (>20 GHz, piemēram, 5G milimetru vilnis, 77G radars)

  Vēlamais: sudraba iegremdēšana - ar viszemāko augstas-frekvences zudumu un labāko elektrisko veiktspēju

  Atbalsta pasākumi: vakuuma aizzīmogots iepakojums, ekspozīcijas laika kontrole pirms lāpīšanas, trīs izturīgas krāsas uzklāšana, lai nomāktu sudraba migrāciju

  Ja montāžas procesa kontroles iespējas ir spēcīgas, OSP ir labākā zemu zudumu iespēja (taču tam ir īss uzglabāšanas laiks un tas nav izturīgs pret vairākkārtēju pārpludināšanu).

  2. Augstfrekvences RF (5–20 GHz, piemēram, 5G Sub-6G, WiFi 6E)

  Pirmā izvēle: grimstošā sudraba - optimālā veiktspēja, vienlaikus ņemot vērā arī metināmību

  Alternatīva: grimstot zeltu (kad zaudējumu budžets ir pietiekams), pievērsiet uzmanību niķeļa slāņa biezuma kontrolei 3-4 μm robežās.

  3. Vidēja zema frekvence (<5 GHz)+high reliability requirements

  Pirmā izvēle: grimstoša zelta - spēcīga oksidācijas izturība, ilgs glabāšanas laiks, stabila metināšana

  Ja ir jutīga pret izmaksām: alvas nogulsnēšanās (ņemiet vērā alvas ūsu risku un cepiet, lai mazinātu stresu)

•  

   

  4. Scenāriji, piemēram, automobiļu radars, kam nepieciešama stingrība līdzenumam

  Alvas nogulsnēšanās + cepšanas stresa mazināšanas process - optimāls līdzenums, taču ir nepieciešama stingra alvas ūsu un IMC augšanas kontrole

  Svarīgs papildinājums: Neignorējiet vara folijas raupjumu
  Neatkarīgi no tā, kāda virsmas apstrāde tiek izvēlēta, pamatā esošās vara folijas raupjums bieži vien vairāk ietekmē augstfrekvences zudumus{0}} nekā pati virsmas apstrāde:

  Augstās frekvencēs dažādu nelīdzenumu izraisīto vadītāju zudumu starpība var sasniegt 0,3–0,5 dB/nch

  Augstfrekvences plates jāsavieno pārī ar VLP/HVLP zema raupjuma vara folijām un jāprojektē kopā ar virsmas apstrādes procesiem

  Iepriekšējais mikrokodināšanas process var ietekmēt arī galīgo virsmas raupjumu, un ir nepieciešama skaidra saziņa ar plātņu rūpnīcu

•