Multilayer PCB FR4 PCB Immersion Gold PCB

เหตุใดแผงวงจร PCB จึงต้องใช้ทองคำและชุบทอง

กระบวนการบำบัดพื้นผิวของการผลิต PCB ที่กำหนดเอง ได้แก่ : การต่อต้านออกซิเดชั่น, การฉีดพ่นดีบุก, ดีบุกฉีดพ่นแบบตะกั่ว, ทองแช่, กระป๋องแช่, การแช่เงิน, ชุบทองแข็ง, การชุบทองคำเต็มรูปแบบ, นิ้วทอง, นิกเกิลแพลเลเดียม . ข้อกำหนดหลักคือ: การผลิต PCB ราคาถูก, การเชื่อมที่ดี, สภาพการจัดเก็บที่รุนแรง, เวลาสั้น ๆ , กระบวนการที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม, การเชื่อมที่ดีและความเรียบ สเปรย์ดีบุก: บอร์ดสเปรย์ดีบุกเป็นแบบหลายชั้น (4-46 เลเยอร์) รุ่น HDI PCB ซึ่งได้รับการยอมรับจากการสื่อสารในประเทศขนาดใหญ่คอมพิวเตอร์อุปกรณ์การแพทย์และองค์กรการบินและอวกาศและหน่วยวิจัย

นิ้วเชื่อมต่อเป็นส่วนที่เชื่อมต่อระหว่างแท่งหน่วยความจำและสล็อตหน่วยความจำและสัญญาณทั้งหมดจะถูกส่งผ่านนิ้วทอง นิ้วทองประกอบด้วยหน้าสัมผัสตัวนำทองคำจำนวนมาก เนื่องจากพื้นผิวถูกชุบด้วยทองคำและหน้าสัมผัสที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าถูกจัดเรียงเหมือนนิ้วมือจึงเรียกว่า "นิ้วทอง" นิ้วทองถูกปกคลุมด้วยชั้นทองบนแผ่นเคลือบทองแดงผ่านกระบวนการพิเศษเพราะทองคำมีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่แข็งแกร่งและการนำไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง อย่างไรก็ตามเนื่องจากราคาทองคำสูงหน่วยความจำส่วนใหญ่จะถูกแทนที่ด้วยการชุบดีบุก ตั้งแต่ปี 1990 วัสดุดีบุกได้รับความนิยม ในปัจจุบัน "นิ้วทอง" ของมาเธอร์บอร์ดหน่วยความจำและการ์ดกราฟิกมีการใช้งานเกือบทั้งหมด วัสดุดีบุกเพียงจุดติดต่อเซิร์ฟเวอร์/เวิร์กสเตชันที่มีประสิทธิภาพสูงเท่านั้นที่จะใช้การชุบทองต่อไปซึ่งมีราคาแพงตามธรรมชาติ

ความแตกต่างระหว่างกระบวนการชุบทองและการแช่ทองคำ
Immersion Gold ใช้วิธีการสะสมทางเคมี ชั้นของการเคลือบเกิดขึ้นจากปฏิกิริยารีดอกซ์เคมี โดยทั่วไปความหนาจะหนาขึ้น

การชุบทองใช้หลักการของอิเล็กโทรไลซิสหรือที่เรียกว่าการชุบด้วยไฟฟ้า การบำบัดพื้นผิวโลหะอื่น ๆ ส่วนใหญ่ยังถูกชุบด้วยไฟฟ้า
ในการใช้งานผลิตภัณฑ์จริง 90% ของแผ่นทองคำเป็นแผ่นทองคำแบบแช่เพราะความสามารถในการเชื่อมที่ไม่ดีของแผ่นชุบทองคือข้อบกพร่องร้ายแรงของเขาและเป็นเหตุผลโดยตรงว่าทำไมหลาย บริษัท ให้หมดกระบวนการชุบทอง!
กระบวนการทองคำแบบแช่จะนำไปสู่การเคลือบสีทองนิกเกิลที่มีสีที่มั่นคงความสว่างที่ดีการเคลือบที่ราบรื่นและการประสานที่ดีบนพื้นผิวของวงจรที่พิมพ์ โดยพื้นฐานแล้วมันสามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน: การบำบัดล่วงหน้า (การกำจัดน้ำมัน, การแกะสลักขนาดเล็ก, การเปิดใช้งาน, หลังการจุ่ม), การแช่นิกเกิล, การแช่ทองคำ, หลังการบำบัด (การล้างด้วยทองคำของเสีย ความหนาของทองคำแช่อยู่ระหว่าง 0.025-0.1um
ทองคำใช้ในการรักษาพื้นผิวของแผงวงจรเนื่องจากทองคำมีค่าการนำไฟฟ้าที่แข็งแกร่งความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดีและอายุการใช้งานที่ยาวนาน บอร์ดคือการชุบทองเป็นทองคำแข็ง (ทนต่อการสึกหรอ) ทองแช่เป็นทองคำอ่อน (ไม่ทนต่อการสึกหรอ)

1. โครงสร้างผลึกที่เกิดจากการแช่ทองคำและการชุบทองนั้นแตกต่างกัน ความหนาของทองแช่นั้นหนากว่าการชุบทองมาก Immersion Gold จะเป็นสีเหลืองทองซึ่งเป็นสีเหลืองมากกว่าการชุบทอง (นี่เป็นหนึ่งในวิธีการที่จะแยกแยะการชุบทองและการแช่ทองคำ) a) คนชุบทองจะเป็นสีขาวเล็กน้อย (สีของนิกเกิล)
2. โครงสร้างผลึกที่เกิดจากการแช่ทองคำและการชุบทองนั้นแตกต่างกัน เมื่อเทียบกับการชุบทองการแช่ทองนั้นง่ายต่อการเชื่อมและจะไม่ทำให้เกิดการเชื่อมที่ไม่ดี ความเครียดของแผ่นทองคำแบบแช่นั้นง่ายต่อการควบคุมและสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีพันธะมันเอื้อต่อการประมวลผลของพันธะ ในขณะเดียวกันก็เป็นเพราะทองคำแช่นั้นนุ่มกว่าการชุบทองดังนั้นนิ้วทองของแผ่นทองคำแบบแช่ไม่สามารถทนได้ (ข้อเสียของแผ่นทองคำจุ่ม)
3. บอร์ด Gold Immersion มีเพียงนิกเกิล-ทองบนแผ่น การส่งสัญญาณในเอฟเฟกต์ผิวหนังอยู่ในชั้นทองแดงและจะไม่ส่งผลกระทบต่อสัญญาณ
4. เมื่อเทียบกับการชุบทอง, การแช่ทองคำมีโครงสร้างผลึกที่หนาแน่นกว่าและไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะผลิตออกซิเดชั่น
5. ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นของความแม่นยำในการประมวลผลแผงวงจรความกว้างของเส้นและระยะห่างได้ต่ำกว่า 0.1 มม. การชุบทองมีแนวโน้มที่จะลัดวงจรของสายทอง แผ่นทองคำแบบแช่มีเพียงทองนิกเกิลบนแผ่นดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะผลิตลวดลวดทองคำ
6. บอร์ด Gold Immersion มีเพียงนิกเกิล-ทองบนแผ่นดังนั้นการรวมกันของหน้ากากบัดกรีในวงจรและชั้นทองแดงนั้นแข็งแกร่งขึ้น โครงการจะไม่ส่งผลกระทบต่อระยะห่างเมื่อชดเชย
7. สำหรับบอร์ดที่มีข้อกำหนดที่สูงขึ้นข้อกำหนดความเรียบจะดีกว่าและใช้ทองคำโดยทั่วไปและปรากฏการณ์แผ่นสีดำหลังจากการประกอบโดยทั่วไปไม่ได้เกิดจากการแช่ทองคำ ความเรียบและอายุการใช้งานของแผ่นทองคำแบบแช่นั้นดีกว่าแผ่นชุบทอง

ทำไมต้องใช้ทองชุบ
เนื่องจากการบูรณาการของอิเล็กทรอนิกส์ริเริ่ม IC กำลังสูงขึ้นเรื่อย ๆ กระบวนการสเปรย์ดีบุกในแนวดิ่งนั้นยากที่จะแบนแผ่นบาง ๆ ซึ่งทำให้เกิดปัญหาในการจัดวาง SMT; นอกจากนี้อายุการเก็บรักษาของบอร์ดสเปรย์ดีบุกนั้นสั้นมาก บอร์ดชุบทองเพียงแค่แก้ปัญหาเหล่านี้: 1. สำหรับการติดตั้งพื้นผิว (SMT) และ BGA โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ 0603 และ 0402 Ultra-small Surface Mounts เนื่องจากความเรียบของแผ่นนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับคุณภาพของการวางบัดกรี กระบวนการพิมพ์สำหรับคุณภาพของการบัดกรี reflow นั้นมีบทบาทเด็ดขาดดังนั้นการชุบทองทั้งหมดจะเห็นได้ในกระบวนการติดตั้งพื้นผิวที่มีความหนาแน่นสูงและมีขนาดเล็กเป็นพิเศษ 2. ในขั้นตอนการผลิตการทดลองที่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นการจัดซื้อส่วนประกอบมักจะไม่ว่าคณะกรรมการจะถูกบัดกรีทันที แต่บ่อยครั้งที่มันจะใช้เวลาหลายสัปดาห์หรือแม้กระทั่งเดือนในการใช้งาน อายุการเก็บรักษาของบอร์ดชุบทองนานกว่าตะกั่ว Tin Alloy นานกว่าหลายครั้งดังนั้นทุกคนจึงเต็มใจที่จะใช้มัน นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายของ PCB ที่ชุบทองในระยะตัวอย่างเกือบจะเหมือนกับบอร์ดโลหะผสมตะกั่วดีบุก แต่เมื่อสายไฟมีความหนาแน่นมากขึ้นความกว้างของเส้นและระยะห่างได้ถึง 3-4mil ดังนั้นปัญหาของการลัดวงจรของลวดทองจะเกิดขึ้น: เนื่องจากความถี่ของสัญญาณจะสูงขึ้นเรื่อย ๆ การส่งสัญญาณในการเคลือบหลายชั้นที่เกิดจากเอฟเฟกต์ผิว คุณภาพของสัญญาณ เอฟเฟกต์ผิวหมายถึง: กระแสสลับความถี่สูงกระแสจะมีแนวโน้มที่จะมีสมาธิกับพื้นผิวของลวดสู่การไหล จากการคำนวณความลึกของผิวนั้นขึ้นอยู่กับความถี่

ทำไมต้องใช้แผ่นทอง
เพื่อแก้ปัญหาด้านบนของบอร์ดทองคำ PCB โดยใช้บอร์ดทองคำแบบแช่ส่วนใหญ่มีลักษณะดังต่อไปนี้:
1. เนื่องจากโครงสร้างผลึกที่เกิดขึ้นจากการชุบทองและการชุบทองนั้นแตกต่างกันการแช่ทองคำจะเป็นสีเหลืองทองมากกว่าการชุบทองและลูกค้ามีความพึงพอใจมากขึ้น
2. เนื่องจากโครงสร้างผลึกที่เกิดขึ้นจากการชุบทองและการชุบทองนั้นแตกต่างกันการแช่ทองคำจึงง่ายต่อการเชื่อมมากกว่าการชุบทองและจะไม่ทำให้เกิดการเชื่อมที่ไม่ดีและทำให้ลูกค้าร้องเรียน
3. เนื่องจากบอร์ด Gold Immersion มีเพียงทองนิกเกิลบนแผ่นการส่งสัญญาณในเอฟเฟกต์ผิวหนังอยู่ในชั้นทองแดงและจะไม่ส่งผลกระทบต่อสัญญาณ
4. เนื่องจากการแช่ทองคำมีโครงสร้างผลึกที่หนาแน่นกว่าการชุบทองจึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะผลิตออกซิเดชั่น
5. เนื่องจากแผ่นทองคำแบบแช่มีเพียงทองนิกเกิลบนแผ่นจึงไม่สามารถผลิตลวดทองและทำให้สั้นเล็กน้อย
6. เนื่องจากบอร์ด Gold Immersion มีเพียงนิกเกิล-ทองบนแผ่นการรวมกันของหน้ากากบัดกรีในบรรทัดและชั้นทองแดงนั้นแข็งแกร่งขึ้น
7. โครงการจะไม่ส่งผลกระทบต่อระยะห่างเมื่อทำการชดเชย
8. เนื่องจากโครงสร้างผลึกที่เกิดขึ้นจากการชุบทองและการชุบทองนั้นแตกต่างกันความเครียดของแผ่นทองคำแบบแช่นั้นง่ายต่อการควบคุมและสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีพันธะจึงเอื้อต่อการประมวลผลพันธะ ในเวลาเดียวกันมันก็เป็นเพราะทองคำแช่นั้นนุ่มกว่าการชุบทองดังนั้นนิ้วทองของแผ่นทองคำแบบแช่ไม่สามารถทนต่อการสึกหรอได้
9. ความเรียบและสแตนด์บายชีวิตของแผ่นทองคำแบบแช่นั้นดีเท่ากับแผ่นชุบทอง
ดังนั้นโรงงานส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้กระบวนการจุ่มทองเพื่อผลิตแผ่นทองคำ อย่างไรก็ตามกระบวนการ Immersion Gold นั้นมีราคาแพงกว่ากระบวนการชุบทอง (ปริมาณทองคำสูงกว่า) ดังนั้นจึงยังมีผลิตภัณฑ์ราคาถูกจำนวนมากที่ใช้กระบวนการชุบทอง (เช่นกระดานควบคุมระยะไกลบอร์ดของเล่น) .
4. แผ่นทองคำแบบแช่กับแผ่นชุบทองในความเป็นจริงกระบวนการชุบทองแบ่งออกเป็นสองประเภท: หนึ่งคือทองคำแบบ electroplating ส่วนอื่น ๆ คือการแช่ทองคำ
สำหรับกระบวนการชุบทองผลของดีบุกจะลดลงอย่างมากและผลของการแช่ทองคำดีกว่า ผู้ผลิตส่วนใหญ่จะเลือกกระบวนการทองคำในขณะนี้เว้นแต่ผู้ผลิตจะต้องมีผลผูกพัน โดยทั่วไปทั่วไปในกรณีของการรักษาพื้นผิว PCB ประเภทต่อไปนี้คือ: การชุบทอง (การชุบทอง, ทองแช่), การชุบเงิน, OSP, การฉีดพ่นดีบุก (ตะกั่วและตะกั่ว) ประเภทเหล่านี้ส่วนใหญ่สำหรับ FR-4 หรือ CEM -3 และแผ่นอื่น ๆ กล่าวอีกนัยหนึ่งวัสดุฐานกระดาษยังมีวิธีการรักษาพื้นผิวของการเคลือบ Rosin; หากดีบุกไม่ดี
ที่นี่สำหรับปัญหา PCB มีหลายสาเหตุ:
1. ในระหว่างการพิมพ์ PCB ไม่ว่าจะมีพื้นผิวฟิล์มไหลของน้ำมันอยู่ในตำแหน่งกระทะหรือไม่สามารถบล็อกผลของการเคลือบดีบุก; สิ่งนี้สามารถตรวจสอบได้โดยการทดสอบการฟอกสีดีบุก
2. การชุ่มชื้นของบิตแพนนั้นตรงกับข้อกำหนดการออกแบบนั่นคือไม่ว่าการออกแบบแผ่นจะสามารถรับรองการสนับสนุนชิ้นส่วนได้หรือไม่
3. ไม่ว่าจะเป็นแผ่นปนเปื้อนหรือไม่ซึ่งสามารถรับได้โดยการทดสอบการปนเปื้อนของไอออน
เกี่ยวกับข้อดีและข้อเสียของวิธีการรักษาพื้นผิวหลายวิธีแต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง! ในแง่ของการชุบทองมันสามารถทำให้ PCB เก็บไว้เป็นเวลานานและได้รับผลกระทบน้อยลงจากอุณหภูมิและความชื้นสภาพแวดล้อมภายนอก (เทียบกับการรักษาพื้นผิวอื่น ๆ ) และโดยทั่วไปสามารถเก็บไว้ได้ประมาณหนึ่งปี การรักษาพื้นผิวสเปรย์ดีบุกเป็นครั้งที่สอง OSP เป็นอีกครั้งสิ่งนี้ควรให้ความสนใจเป็นอย่างมากกับเวลาเก็บรักษาของการรักษาพื้นผิวทั้งสองที่อุณหภูมิและความชื้นรอบข้าง ภายใต้สถานการณ์ปกติการรักษาพื้นผิวของเงินแช่นั้นแตกต่างกันเล็กน้อยราคายังสูงสภาพการเก็บรักษานั้นรุนแรงกว่าและต้องบรรจุด้วยกระดาษที่ปราศจากกำมะถัน! และเวลาจัดเก็บประมาณสามเดือน! ในแง่ของเอฟเฟกต์สีน้ำตาลอ่อน, การแช่ทอง, OSP, ดีบุกสเปรย์ ฯลฯ มีความคล้ายคลึงกันจริง ๆ !