PCB 프로세스 엔지니어로서 수천 개의 PCB 제조 작업을 검토한 후 다른 질문보다 한 가지 질문이 더 많이 떠오릅니다.표면 마무리선택해야 할까요?" 대답은 단순히 가장 인기 있는 옵션을 선택하는 것이 아니라 다양한 요인에 따라 달라지는 제조 공정 결정입니다. 이는 납땜성, 신뢰성, 보관 수명 및 장기 현장 성능에 영향을 미칩니다. 이 가이드에서는 모든 주요 PCB 표면 마감과 실제 절충점, 다음 설계에 적합한 마감재를 선택하는 방법을 설명합니다.

PCB 표면 마감이란 무엇입니까?

PCB 표면 마감은 솔더 마스크 적용 후 노출된 구리 패드, 스루홀 및 비아에 적용되는 얇은 코팅입니다. 이는 조립 전 구리 산화를 방지하고 안정적인 부품 부착을 위해 납땜 가능한 표면을 제공하는 두 가지 필수 목적을 제공합니다. 표면 마감이 없으면 노출된 구리가 빠르게 산화되어 솔더가 패드를 적시고 안정적인 접합을 형성하기 어렵게 됩니다.

표면 마감은 전기 및 제조 성능에도 영향을 미칩니다. 다양한 마감재는 다양한 접촉 저항 특성을 가져오고, 고주파 애플리케이션에서 신호 무결성에 영향을 미칠 수 있으며, 리플로우 공정 중 무연 솔더와 다르게 상호 작용할 수 있습니다. 적용 분야의 전기, 기계 및 조립 요구 사항을 고려하지 않고 비용만을 기준으로 마감재를 선택하면 제조 위험이 증가하고 장기적인 제품 신뢰성을 감소시킵니다.

PCB 표면 마감 유형 설명

HASL 및 무연 HASL

HASL은 용융된 주석-납 땜납에 베어 보드를 담근 다음 열풍 칼로 코팅을 평평하게 만듭니다. 이는 아직 생산 중인 가장 오래된 마감재이며 비용에 민감한 스루홀이 많은 보드의 기본값으로 남아 있습니다.

고르지 않은 표면은 실제 한계입니다. HASL 보드 전체의 동일 평면성은 패드마다 0.001인치 이상 다를 수 있으므로 0.5mm 미만의 미세 피치 구성 요소와 평평한 동일 평면 패드가 필요한 BGA 패키지에는 적합하지 않습니다.

무연 HASL은 RoHS를 충족하기 위해 주석-납 합금을 주석-구리-니켈 또는 주석-은-구리 혼합물로 교체합니다. 이는 납 함유 HASL의 235°C에 비해 약 260°C의 더 높은 온도에서 처리되므로 얇은 라미네이트에 열 응력이 증가하고 두께가 0.8mm 미만인 보드에서 측정 가능한 뒤틀림이 발생할 수 있습니다.

OSP(유기 납땜성 보존제)

OSP는 일반적으로 벤즈이미다졸 기반의 얇은 유기 필름을 구리 표면에 직접 성장시킵니다. 특성상 평평하고 무연이며, 금속 도금을 완전히 건너뛰기 때문에 적용하기에 가장 저렴한 마감 처리입니다.

경쟁사 제품에서는 거의 정량화되지 않는 절충안이 있습니다. OSP 필름 두께는 일반적으로 0.2~0.5미크론이며 모든 열 주기에 따라 성능이 저하됩니다. 두 번의 리플로우 패스와 웨이브 솔더 단계를 거치는 보드는 현장에 도달하기도 전에 이미 보호 마진의 대부분을 소비했습니다. 어셈블리에 2회 이상의 리플로우 주기가 포함되거나 제조와 어셈블리 사이의 체류 시간이 연장되는 경우 OSP는 이론적인 위험이 아니라 실제 위험입니다. 하나.

ENIG(무전해 니켈 침지 금)

ENIG는 3~6 마이크론의 무전해 니켈을 증착한 후 0.05~0.1 마이크론의 침지 금을 증착합니다. 니켈 층은 실제 보호 장벽이자 납땜 접합 형성 요소입니다. 금층은 조립 전에 니켈이 산화되는 것을 방지하고 납땜 중에 니켈이 너무 빨리 소모되는 것을 방지하기 위해서만 존재합니다.

블랙 패드 증후군에 대해 명확히 할 가치가 있는 일반적인 오해가 있습니다. 이는 과도한 금 두께로 인해 발생하는 것이 아닙니다. 이는 침지 금 공정이 과도한 부식을 통해 니켈 표면을 과도하게 에칭하여 금 층과의 적절한 결합을 방해하는 인이 풍부하고 부서지기 쉬운 니켈 층을 생성할 때 발생합니다. 리플로우 동안 솔더 조인트는 처음에는 정상적으로 보일 수 있지만 기계적 스트레스나 열 순환으로 인해 실패할 수 있습니다. 때로는 몇 달 후에. 도금욕 화학, 니켈 인 함량(일반적으로 6~9%) 및 침지 시간을 제어하면 단순히 금 두께를 줄이는 것이 아니라 이 문제를 방지할 수 있습니다.

ENEPIG(무전해 니켈 무전해 팔라듐 침지 금)

ENEPIG는 니켈과 금 사이에 0.05~0.15 마이크론 팔라듐 층을 추가합니다. 팔라듐 층은 금이 니켈을 직접 공격하는 대신 금 침지 단계에서 확산 장벽 역할을 하기 때문에 블랙 패드 위험을 거의 완전히 제거합니다. 또한 동일한 보드에서 탁월한 와이어 본드 및 솔더 조인트 신뢰성을 제공하는데, 이는 단일 어셈블리에서 SMT 구성요소를 골드 와이어 본딩과 결합하는 경우 중요합니다. ENEPIG는 수량에 따라 ENIG 가격보다 15~30% 더 높은 가격으로 운영될 것으로 예상됩니다.

이머젼 실버

침지 은은 치환 반응을 통해 구리에 직접적으로 거의 순수한 0.1~0.4 미크론의 은을 증착합니다. 은은 니켈-금 스택보다 저항성이 낮기 때문에 평평하고 납땜이 매우 잘되며 일반 마감재 중 신호 무결성이 가장 좋습니다. 이것이 바로 RF 및 고속 디지털 보드에 자주 나타나는 이유입니다.

알려진 약점은 높은 습도와 유황 노출로 인한 변색, 솔더 마스크 등록이 불량할 경우 인접한 트레이스 사이의 갈바닉 부식(종종 은 크리프라고 함)입니다. 침지 은을 사용하는 보드는 건조제로 진공 밀봉해야 하며 제작 후 6~12개월 이내에 사용해야 합니다.

침수 주석

침지 주석은 일반적으로 0.8~1.2 마이크론 두께의 평평한 납땜 가능한 주석 층을 구리 위에 직접 형성하며 금속간 성장을 늦추기 위해 유기 후 담금을 사용합니다. 미세 피치 부품을 잘 처리하고 무연이지만, 보관 중에도 시간이 지남에 따라 구리-주석 금속간 화합물이 인터페이스에 형성되므로 적절한 조건에서 유효 기간이 약 6개월로 제한됩니다. 주석의 압축 응력으로 인한 주석 위스커 성장 레이어는 높은 신뢰성이나 장기 저장 애플리케이션을 대상으로 하는 모든 보드에 중요한 또 다른 위험입니다.

경질 금 및 전해 니켈 금

경질 금은 내마모성을 위해 코발트 또는 니켈과 합금된 두꺼운 금층(종종 20~50마이크로인치)을 전기도금합니다. 이는 솔더 조인트용이 아닙니다. 이는 기계적 삽입 주기가 반복되는 가장자리 커넥터, 키패드 및 접점용입니다. 전해 니켈 금은 경질 금보다 저렴한 비용으로 납땜성과 적당한 내마모성이 모두 중요한 범용 도금 영역에 더 얇은 금층을 사용합니다.

PCB 표면 마감 비교표

용도에 적합한 표면 마감을 선택하는 방법

가격이 아닌 조립 공정과 최종 사용부터 시작하세요.

1.미세 피치 BGA 또는 0201/01005 패시브— ENIG 또는 침지 은. 여기서는 평탄도와 저장 수명이 모두 중요하며 HASL의 동일 평면성은 실제 생산량 손실을 초래합니다.

2.RF, mmWave 또는 고속 디지털 보드— 먼저 은침침, 두 번째 ENIG. 은의 낮은 저항률은 고주파수에서 삽입 손실을 낮게 유지합니다.

3.SMT와 금 와이어 본딩을 결합한 보드— 에네피그. 이는 두 프로세스 모두를 위해 안정적으로 제작된 이 목록의 유일한 마감재입니다.

4.열 순환 및 진동에 직면한 자동차 또는 산업용 보드— ENIG는 예상되는 열 주기 횟수에 적합한 니켈 두께로 크기가 조정됩니다.

5.단일 리플로우를 갖춘 대용량, 비용에 민감한 가전제품— OSP(조립 라인에서 짧은 납땜 시간을 보장할 수 있는 경우).

6.에지 커넥터 또는 기계적 접점이 있는 보드— 커넥터 핑거의 하드 골드, 나머지 보드의 ENIG 또는 HASL과 쌍을 이룹니다(선택적 또는 이중 마감).

7.1년 넘게 유통되거나 재고를 남겨두는 보드— ENIG 또는 ENEPIG. 조립 날짜가 불확실한 모든 것에는 OSP 및 침수 주석을 사용하지 마십시오.

이는 제조업체의 마감 처리 능력이 실제로 중요한 부분이기도 합니다. 맞춤형 제품 라인의 보드는 하나의 마감 카테고리에 깔끔하게 들어맞는 경우가 거의 없으며, 설계 오류보다 요청된 마감을 지원하지 않는 팹 하우스로 인해 일정이 지연되는 경우를 더 많이 보았습니다.PCBgogo개별 맞춤형 주문을 중심으로 구축된 는 납 함유 및 무연 HASL, OSP, ENIG, ENEPIG, 침지 주석, 침지 은, 화학 및 전해 경질 금을 포함하여 위에 언급된 전체 범위를 지원하므로 혼합 보드(예: 금 핑거와 ENIG 본체)를 두 공급업체에 분할하는 대신 단일 제조 주문으로 지정할 수 있습니다. 어떤 마감재가 귀하의 조립 공정, 신뢰성 요구 사항 또는 가장 적합한지 확신할 수 없는 경우 생산 일정에 따라 PCBgogo의 엔지니어링 팀은 사양을 검토하고 제작이 시작되기 전에 적합한 옵션을 추천할 수 있습니다.

현장 고장을 일으키는 일반적인 표면 마감 실수

· 니켈 인 사양 없이 ENIG를 지정합니다.니켈 함량을 제한 없이 두면 검은색 패드가 감지되지 않은 채 들어오는 검사를 통과하는 방법입니다.

· 건조제 없이 침지 은판을 보관합니다.일반적인 배송 주기 동안 습기에 노출되면 조립이 시작되기도 전에 눈에 띄는 변색이 시작될 수 있습니다.

· OSP가 재작업에서 살아남는다고 가정합니다.두 번 재작업한 보드는 OSP 필름을 태워버렸을 가능성이 높습니다. 재작업이 예상되는 경우 대신 ENIG에 예산을 책정하세요.

· 동일한 패널의 서로 다른 마감재 간의 갈바닉 효과를 무시합니다.마스크되지 않은 은 또는 주석 필드와 골드 핑거를 혼합하면 설계 규칙을 정확하게 따르지 않으면 경계에서 부식이 발생합니다.

· 비용 절감을 위해 BGA 보드용 HASL을 선택합니다.동일 평면성 문제는 중요하지 않습니다. 이는 제조 과정에서 발생한 BGA 헤드인필로우 결함의 가장 빈번한 근본 원인 중 하나입니다.

자주 묻는 질문

가장 신뢰할 수 있는 PCB 표면 마감은 무엇입니까?

ENIG는 탁월한 납땜성, 평평한 표면 및 강력한 내식성으로 인해 가장 신뢰할 수 있는 PCB 표면 마감재 중 하나로 널리 알려져 있습니다. 그러나 최선의 선택은 애플리케이션, 조립 프로세스 및 신뢰성 요구 사항에 따라 달라집니다.

ENIG가 HASL보다 나은가요?

미세 피치 및 BGA 어셈블리의 경우 그렇습니다. ENIG는 평평하고 균일한 표면과 긴 보관 수명을 제공합니다. 비용이 지배적인 간단한 스루홀 보드의 경우 HASL은 여전히 유효하고 저렴한 옵션입니다.

PCB 표면 마감은 보관 시 얼마나 오래 지속됩니까?

HASL 및 ENIG는 일반적으로 적절한 보관 시 약 12개월 동안 납땜성을 유지합니다. OSP와 침지 주석은 대략 6개월로 떨어지며, 침지 은은 습도 조절에 따라 6~12개월 범위로 떨어집니다.

하나의 보드에 두 가지 표면 마감재를 혼합할 수 있나요?

예. 선택적 마무리, 가장 일반적으로 가장자리 커넥터의 단단한 금HASL 또는 ENIG다른 곳에서는 대부분의 기존 제작업체가 두 개의 별도 작업이 아닌 단일 생산 단계에서 실행할 수 있는 표준 옵션입니다.

표면 마감이 고속 설계의 임피던스에 영향을 줍니까?

예, 하지만 추적 형상에 비해 효과는 작습니다. 침지 은은 일반 마감재에 비해 추가 저항이 가장 적기 때문에 dB의 모든 부분이 중요한 RF 보드에서 선호됩니다.

결론

보편적으로 최고의 PCB 표면 마감은 없습니다. 구성요소 피치, 조립 공정, 보관 일정 및 최종 사용 환경에 맞는 마감만 있습니다. 가격을 확인하기 직전에 이 네 가지 변수를 파악하면 종종 비용이 많이 드는 재작업이나 생산 지연으로 이어지는 표면 마감 문제를 피할 수 있습니다.

PCBgogo에서는 HASL, OSP, ENIG, ENEPIG, 침지 주석, 침지 은, 경질 금을 포함한 광범위한 표면 마감재를 지원하므로 엔지니어가 특정 성능 요구 사항에 맞게 마감재를 선택할 수 있습니다. 견적 페이지에서 프로젝트 요구 사항에 가장 적합한 표면 마감을 선택할 수 있으며즉시 견적을 받아보세요귀하의 PCB 주문을 위해.