1, 먼저 이해합시다: 표면 처리가 실제로 해결하는 것은 무엇입니까?
순수 구리는 에칭되는 순간부터 산화되어 몇 시간 내에 산화물 층을 형성합니다. 표면 처리의 핵심 임무는 단 두 가지입니다.
보관 및 용접 공정 중 구리 표면이 산화 및 가황되지 않도록 보호합니다.
용접 중에 솔더가 솔더 패드를 안정적으로 적실 수 있는지 확인하십시오.
이 세 가지 공정 경로는 완전히 다른 방식으로 동일한 목표를 달성하며, 이는 평탄도, 내열성, 저장 수명 및 비용의 차별화를 결정합니다. 이 문장을 기억하세요. 최고의 표면 처리는 없고 가장 좋은 조합만 있을 뿐입니다.
치수 주석 스프레이 HASL 침지 금 ENIG OSP
표면 구성 : 주석은 구리 합금 (무연), 니켈층 + 금층, 유기 보호 필름
평탄도가 낮음(주석 결절 및 메니스커스 포함), 매우 높음(약 0.1μm 수준), 최고
보관기간 3~12개월 6~12개월 이상 3~6개월
내역류성 좋음(수회), 우수(4~10회), 불량(1~2회)
2-3 가장 낮은 상대 비용으로 가장 낮은 수준의 주석 분사
일반적인 시나리오 플러그인, 거친 간격, 제어판 BGA/미세 간격, 고신뢰성 단일 패스로, 소비자 배치 보드
2, ENIG(화학적 니켈 금) - 높은 신뢰성이 선호되지만 비용이 발생합니다.
공정 원리: 화학적 증착, 먼저 확산 방지층으로 구리 위에 3-6μm 니켈 층을 증착한 다음 니켈 산화를 방지하기 위해 매우 얇은 금층(0.05-0.1μm)을 증착합니다. 열충격 없이 공정 전반에 걸쳐 100도 이하로 유지됩니다. 금층 자체는 용접에 참여하지 않으며 용접은 Ni Sn 금속간 화합물을 형성합니다.
핵심 장점
매우 높은 평탄도: 거칠기를 0.1μm 수준으로 제어할 수 있고, 0.3mm 간격의 BGA 솔더 볼을 균일하게 접착할 수 있으며, 미세한 핀 부품이 브리지되지 않습니다.
긴 보관 수명: 진공 포장 시 용접성은 기본적으로 12개월 이상 변하지 않습니다.
다중 리플로우 저항성: 4~10회의 리플로우 솔더링 주기를 견딜 수 있으며, 넓은 공정 범위에서 다중 조립 또는 수리에 적합합니다.
강력한 내식성: 금은 화학적으로 불활성이며 주석 스프레이보다 습도가 높고 염분 스프레이 환경에서 더 나은 성능을 발휘하므로 자동차 전자 장치, 산업 제어, 에너지 저장 및 기타 시나리오에 필수입니다.
위험과 단점
블랙 패드(Black Pad): 금에 담그는 동안 용액이 니켈 층을 과도하게 공격하여 니켈 층의 산화 및 부식을 유발하여 부서지기 쉬운 검은 층을 형성합니다. 외관은 여전히 빛날 수 있지만 납땜 접합의 강도는 매우 낮습니다. BGA/QFN과 같은 숨겨진 솔더 조인트는 특히 위험하며 문제가 노출되는 데 수개월 또는 수년이 걸리는 경우가 많습니다. 주요 관리점: 침지 용액의 pH 값(5.0~5.5로 유지해야 함), 니켈층의 인 함량(7~10%) 및 금층의 두께;
금 층이 두꺼울수록 좋습니다. 너무 두꺼운 금은 솔더에 용해되어 부서지기 쉬운 AuSn ₄을 형성하여 실제로 솔더 접합의 강도를 감소시킵니다. IPC-4552B에서는 니켈층이 3.0~6.0μm, 금층이 0.05~0.10μm가 되어야 한다고 명시하고 있는데, 이는 광범위한 검증을 거친 후 최적의 범위입니다.
내마모성이 없는 얇은 금층: 표준 금 핑거는 단단한 금으로 도금되어야 하며, 침몰된 금은 인터페이스를 연결하고 분리하는 데 사용되며 일반적으로 구리를 50회 이내에 노출시킵니다.
금 와이어 본딩에는 적합하지 않습니다. 니켈은 금 층으로 이동하여 산화되므로 니켈 팔라듐 금(ENEPIG)을 대신 사용해야 합니다.
높은 비용: 귀금속 금과 복잡한 화학 공정을 사용하므로 비용은 주석 스프레이 비용의 약 2~3배입니다.
3, HASL(열기 레벨링) - 비용 효율성의 왕이지만 경계가 명확합니다.
공정 원리: 물리적 열 공정으로 PCB를 용융된 주석 합금에 약 260도 담그고 제거한 후 과도한 땜납을 고압 열풍 칼로 날려버리고 심각한 열 충격을 수반하는 주석 합금 코팅을 남깁니다. 납(63Sn/37Pb, 점진적으로 폐지)과 무연(SAC305, 녹는점 약 217도)이 있습니다.
대체불가한 장소
솔더 조인트의 높은 기계적 강도: 주석 층은 두껍고(1-40μm) 용접 중에 솔더와 직접 융합되어 견고한 솔더 조인트를 형성합니다.
최저 비용: 장비 및 자재 투입이 보다 저렴하고 성숙한 프로세스이며 수리가 용이합니다.
웨이브 솔더링 및 플러그인 프로세스에 완벽하게 적용되는 스루홀 구성 요소를 주요 구성 요소로 사용하는 보드는 여전히 가장 적합한 시나리오입니다.
치명적인 약점
평탄도 불량: 공정상 반달 모양의 곡면과 주석 결절이 내재되어 있으며, 간격이 0.5mm 미만인 BGA/QFN은 직접적으로 제외됩니다. 미세한 간격은 브리징 및 가상 납땜이 발생하기 쉽습니다.
높은 열충격 : 260도의 순간적인 고온은 박판(0.8mm 이하) 및 다층판의 뒤틀림 및 박리의 위험이 있습니다.
짧은 보관 수명: 주석 층은 공기에 노출된 후 3~6개월 후에 크게 산화되며, 수출 배송 또는 장기 재고를 위해서는 진공 포장과 같은 다중 보호가 필요합니다.
4, OSP(유기 솔더 마스크) - 가격이 저렴하고 평탄도가 높지만 창이 좁습니다.
공정 원리 : 깨끗한 구리 표면에 0.2-0.5 μm 두께의 유기 화합물 필름 (보통 벤즈이미다졸) 층을 적용하고 고온에서 용접하여 필름 층을 분해하여 신선한 구리 표면을 노출시키고 땜납으로 접착시킵니다. 금속 코팅이 없습니다.
가장 큰 셀링 포인트
극도로 낮은 비용(증분율 0에 가까움), 가장 매끄러운 표면, 0201 초소형 장치 및 고밀도 BGA 핀과의 완벽한 호환성.
신호 임피던스에 영향을 주지 않으며 환경 친화적이고 무연인 HDI 고밀도 보드의 주류 프로세스 중 하나입니다.
명백한 한계
최단 보관 기간: 밀봉 상태에서 최대 6개월, 습기에 민감하므로 개봉 후 최대한 빨리 사용하는 것이 좋습니다. 손의 땀이나 지문으로 인해 보호 필름이 손상될 수 있습니다.
제한된 역류 저항성: 일반적으로 2~3회에 불과하며 그 이후에는 악화됩니다.
웨이브 솔더링 및 스루홀 공정에는 적합하지 않습니다.
접점, 플러그인 구조 또는 장기간 노출된 장비를 만들 수 없습니다.
5, 시나리오별 선택: 솔루션 결정을 위한 4가지 질문
선택 결정 경로(순서대로 스스로에게 물어보세요)
간격이 0.5mm 미만인 부품이나 BGA가 있습니까? 주석 분사를 제외합니다.
보드를 얼마나 오래 보관해야 합니까? 6개월 초과 → OSP 배제;
고주파/무선 주파수 표시기에 대한 요구 사항이 있습니까? 은이나 금이 가라앉는 것이 우선되어야 한다.
비용에 민감한 소비자 배치 보드입니까? 예 → OSP 또는 주석 증착.
일반적인 시나리오 비교
BGA/미세 간격, 고밀도 정밀 보드 → 금 증착, 가장 안전함;
자동차 전자, 의료 장비, 서버, 장기 재고 정밀 장비 → 금 증착(자동차 규정에 따라 니켈 층 4-5 μm 및 금 층 0.05-0.1 μm 권장);
고주파/무선 주파수(5G 안테나, 마이크로파 모듈, 레이더) → 은침지(최저 고주파 손실) 또는 금침지;
플러그 인 방향, 거친 간격, 비용에 민감한 → 주석 스프레이(전원 보드, 소형 가전 제품, 일반 산업용 제어 보드);
단일 패스, 단기 매출 소비자 배치 보드 → OSP;
비용 절감을 위한 정밀한 간격 → 주석 증착(대안으로 주석 스프레이의 평면 버전, 비용 효율적인 중간 옵션);
골드 핑거, 커넥터, 버튼 접점 → 전기 도금된 하드 골드(내마모성), 일반 침지 금으로 대체할 수 없습니다.
세 가지 일반적인 오해
침지에 사용되는 금은 두꺼울수록 좋습니다. ": 과도한 두께는 실제로 취성을 증가시킵니다. 1-3 μ"의 용접 금층이면 충분하며, 실제로 두꺼운 금이 필요한 것은 금 핑거처럼 접촉하므로 단단한 금으로 코팅해야 합니다.
OSP가 저렴하다면 누구나 OSP를 사용해야 합니다. "생산 라인에 수동 작업이 많고 보드를 일괄 배송해야 하는 경우 OSP의 단점이 빠르게 드러납니다.
표면 처리는 임피던스에 영향을 미치지 않습니다. 표면 처리는 표면 도체의 두께와 손실을 약간 변경하며 극한 고주파 시나리오를 시뮬레이션에 포함해야 합니다.