كيف يتم اختيار المعالجة السطحية للوحات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (Pcb) ذات التردد العالي-؟ تحليل تأثيرات غرق الذهب، وغرق الفضة، وغرق القصدير على الإشارات

فيما يلي، سنقوم بتحليل منهجي لاختيار المعالجة السطحية لسطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCB) عالي التردد من أربعة أبعاد: مبدأ تأثير الجلد، وآلية تأثير الإشارة لثلاث عمليات، ومقارنة البيانات المقاسة، وقرار الاختيار.

فيما يلي، سنقوم بتحليل منهجي لاختيار المعالجة السطحية لسطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCB) عالي التردد من أربعة أبعاد: مبدأ تأثير الجلد، وآلية تأثير الإشارة لثلاث عمليات، ومقارنة البيانات المقاسة، وقرار الاختيار.

2، تأثير ENIG على الإشارات
الهيكل والمبدأ
هيكل عملية ترسيب الذهب هو: سطح النحاس + طبقة النيكل (3-5 ميكرومتر) + طبقة الذهب (0.05 ~ 0.15 ميكرومتر). طبقة الذهب رقيقة للغاية، والجسم الرئيسي الحقيقي هو طبقة النيكل.

تحليل تأثير الإشارة
1. زيادة ملحوظة في خسائر الترددات العالية-.
مقاومة النيكل أكثر من أربعة أضعاف مقاومة النحاس، وسمك طبقة النيكل (3-5 ميكرومتر) أكبر بكثير من عمق الجلد عند 10 جيجا هرتز (0.66 ميكرومتر).
تنتشر التيارات عالية التردد بشكل كامل تقريبًا داخل طبقة النيكل، وليس طبقة النحاس
وفقًا لاختبارات الصناعة، تزيد ENIG من الخسائر بنسبة 19.3% تقريبًا مقارنة بالنحاس العاري عند 10 جيجا هرتز؛ زيادة بنسبة 25.1% تقريبًا عند 20 جيجا هرتز
في نطاق التردد 28 جيجا هرتز، يمكن لـ ENIG تقديم خسارة إدخال إضافية تبلغ حوالي 0.06-0.15 ديسيبل/سم مقارنة بالنحاس العاري

2. تعتمد درجة التأثير على سمك طبقة النيكل
زادت طبقة النيكل من 3 ميكرومتر إلى 6 ميكرومتر، مما أدى إلى زيادة قدرها 15% تقريبًا في فقدان الإشارة
زادت طبقة الذهب من 0.03 ميكرومتر إلى 0.1 ميكرومتر، وزاد الفقد بحوالي 5% (التأثير أصغر بكثير من تأثير طبقة النيكل)

3. المخاطر الضمنية الأخرى
خطر وسادة اللحام السوداء: تآكل وأكسدة طبقة النيكل، والقوة الميكانيكية المنخفضة للغاية لمفاصل اللحام
خشونة طبقة النيكل عالية نسبيًا، مما يزيد من مقاومة المسار وانعكاسه

حدود التطبيق
عندما يكون تردد التشغيل أقل من 10 جيجا هرتز وتكون ميزانية الخسارة فضفاضة، تكون فعالية التكلفة الشاملة-عالية
السيناريوهات التي تتطلب تخزينًا طويل الأمد-(أكثر من 12 شهرًا) وإصلاحات متعددة
لا يُنصح بترددات الموجات المليمترية التي تزيد عن 20 جيجا هرتز

3، تأثير غمر الفضة على الإشارات
الهيكل والمبدأ
ترسب الفضة المغمورة طبقة رقيقة جدًا من الفضة النقية على سطح النحاس من خلال تفاعل الإزاحة، بسمك يتراوح عادة من 0.1 إلى 0.3 ميكرومتر.

تحليل تأثير الإشارة
1. الأداء الأمثل للترددات العالية-.
مقاومة الفضة (1.59 μ Ω· cm) أقل قليلاً من مقاومة النحاس، مما يجعلها المعدن الأكثر موصلية بين جميع المعادن
سمك الطبقة الفضية (0.1~0.3 ميكرومتر) أرق مقارنة بعمق الجلد البالغ 10 جيجا هرتز (0.66 ميكرومتر)، ولا يزال من الممكن أن يدخل تيار التردد العالي - إلى الطبقة النحاسية جيدًا
الخسارة الإضافية لا تذكر تقريبًا وهي عملية المعالجة السطحية الأكثر ملاءمةً للإشارات-عالية التردد
2. التسطيح الجيد للسطح
سطح الطبقة الفضية كثيف وناعم، مما يقلل من خسائر التشتت الناجمة عن الخشونة
في نطاق تردد الموجة المليمترية (أعلى من 30 جيجا هرتز)، تكون فوائد التسطيح ذات أهمية خاصة

تحدي الموثوقية (التكلفة)
1. الهجرة الفضية
في ظل الرطوبة العالية والبيئة المتحيزة، تهاجر أيونات الفضة على طول سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتشكل بلورات شجرية
قد يحدث تسرب أو حتى ماس كهربائى بين وسادات اللحام ذات مسافة دقيقة (أقل من أو تساوي 0.5 مم)
تتأثر بشكل خاص الأزواج التفاضلية عالية التردد أو الخطوط الدقيقة
2. الكبريتة والأكسدة
حساس للغاية للكبريتيدات، ويمكن أن يتغير لونه بعد تعرضه للهواء لعدة ساعات

يؤثر على قابلية اللحام واستقرار مقاومة الاتصال

أغلق العبوة بدقة وتحكم في وقت التعرض قبل وضع الرقعة
3. عمر تخزين قصير
عادةً ما يستغرق الأمر من 6 إلى 12 شهرًا فقط، وهو أقل بكثير من الانغماس في الذهب لمدة تزيد عن 12 شهرًا

حدود التطبيق
تردد راديوي عالي التردد فوق 10 جيجا هرتز، موجة 5 جيجا ملليمتر، رادار، اتصالات عبر الأقمار الصناعية
تتطلب وصلات الإشارة عالية السرعة خسارة إدخال منخفضة للغاية
يُستخدم بحذر في البيئات ذات الرطوبة العالية والخارجية والصناعية (يتطلب ثلاثة طلاء مقاوم وزيادة المسافة بين الوسادة)
منتجات التخزين على المدى الطويل

4، تأثير غمر القصدير على الإشارات
الهيكل والمبدأ
ترسيب طبقة القصدير النقي على سطح النحاس، بسماكة تتراوح بين 0.8-1.2 ميكرومتر.

تحليل تأثير الإشارة
1. فقدان التردد العالي-أكبر بكثير من فقدان ترسب الفضة
مقاومة القصدير هي 6.4 أضعاف مقاومة النحاس (11.0 × 10 ⁻⁸Ω· م)
يقترب سمك طبقة القصدير (0.8 ~ 1.2 ميكرومتر) من عمق الجلد (0.66 ميكرومتر) أو يتجاوزه عند 10 جيجاهرتز
ينتشر التيار عالي التردد بشكل رئيسي في طبقة القصدير ذات المقاومة العالية، مع خسارة كبيرة في الإدخال
2. ميزة التسطيح (الميزة الوحيدة)
سطح القصدير المودع ناعم للغاية، وفقدان الموصل للخشونة صغير
وكان من المفترض أن تكون هذه الميزة أكثر وضوحًا في نطاق تردد الموجة المليمترية، ولكن تم تعويضها بالمقاومة العالية للقصدير نفسه

تحدي الموثوقية
1. نمو شارب القصدير
أثناء عملية تحرير الضغط لطبقة القصدير، تنمو الإبرة بحجم الميكرومتر مثل الشعيرات تلقائيًا
قد تتسبب المسافات الضيقة بين وسادات اللحام في حدوث دوائر قصيرة متقطعة
تهديد طويل المدى-لتناسق مقاومة التردد العالي
2. نمو طبقة IMC
تستمر المركبات المعدنية النحاسية والقصدير (Cu ₆ Sn ₅، وما إلى ذلك) في النمو حتى في درجة حرارة الغرفة
مقاومة IMC أعلى بكثير من مقاومة القصدير النقي، وتزداد مع تقدم العمر
تعتبر الزيادة البطيئة في مقاومة التلامس غير مقبولة بالنسبة للأجهزة الأمامية للتردد اللاسلكي -التي تتطلب استقرارًا عالي الطور
3. عمر تخزين محدود
التخزين على المدى الطويل يكون عرضة للأكسدة وتغير اللون

حدود التطبيق
تطبيقات التردد المنخفض أقل من 10 جيجا هرتز
السيناريوهات ذات المتطلبات العالية للتسطيح وتوافق اللحام، مثل إلكترونيات السيارات ولوحات التحكم الصناعية
لا يُنصح به لسيناريوهات الموجات اللاسلكية/المليمترية
التطبيقات التي تتطلب استقرارًا عاليًا للغاية في المرحلة

•  
•  

• 6، اقتراحات قرار الاختيار
  اختر حسب سيناريو التطبيق
  1. Millimeter wave/ultra-high frequency (>20 جيجا هرتز، مثل موجة 5G ملليمتر، ورادار 77G)

  المفضل: الغمر بالفضة - مع أقل فقدان للتردد العالي- وأفضل أداء كهربائي

  التدابير الداعمة: تغليف محكم الغلق، التحكم في وقت التعرض قبل الترقيع، تطبيق ثلاثة طلاء مقاوم لمنع انتقال الفضة

  إذا كانت القدرة على التحكم في عملية التجميع قوية، فإن OSP هو الخيار الأمثل للخسارة المنخفضة (ولكنه يتمتع بفترة تخزين قصيرة وغير مقاوم لإعادة التدفق المتعدد)

  2. الترددات اللاسلكية عالية التردد (5-20 جيجا هرتز، مثل 5G Sub-6G، WiFi 6E)

  الخيار الأول: غمر الفضة - بأداء مثالي، مع مراعاة قابلية اللحام أيضًا

  البديل: غرق الذهب (عندما تكون ميزانية الخسارة كافية)، انتبه للتحكم في سمك طبقة النيكل في حدود 3-4 ميكرومتر

  3. منتصف التردد المنخفض (<5 GHz)+high reliability requirements

  الخيار الأول: غرق الذهب - مقاومة قوية للأكسدة، عمر تخزين طويل، لحام مستقر

  إذا كانت التكلفة حساسة: ترسيب القصدير (لاحظ خطر شعيرات القصدير والخبز لتخفيف التوتر)

•  

   

  4. سيناريوهات مثل رادار السيارات التي تتطلب الصلابة من أجل التسطيح

  ترسيب القصدير + عملية تخفيف الضغط على الخبز - التسطيح الأمثل، ولكن يلزم التحكم الصارم في شعيرات القصدير ونمو IMC

  ملحق مهم: لا تتجاهل خشونة رقائق النحاس
  بغض النظر عن نوع المعالجة السطحية التي يتم اختيارها، فإن خشونة رقاقة النحاس الأساسية غالبًا ما يكون لها تأثير أكبر على فقد الترددات العالية-مقارنة بالمعالجة السطحية نفسها:

  في الترددات العالية، يمكن أن يصل الفرق في فقدان الموصل الناتج عن الخشونة المختلفة إلى 0.3 ~ 0.5 ديسيبل / بوصة

  يجب أن تكون اللوحات عالية التردد مقترنة برقائق النحاس منخفضة الخشونة VLP/HVLP وأن يتم تصميمها جنبًا إلى جنب مع عمليات معالجة الأسطح

  يمكن أن تؤثر عملية الحفر الدقيق السابقة أيضًا على خشونة السطح النهائية، ويلزم التواصل الواضح مع مصنع اللوحة

•