Покрытие имерсионным золотом, пады БГА Опции

[axa09]

нужно ли при заказе ПП требовать покрытие имерсионным золотом контактных площадок для микросхем BGA (питч между шарами 1.0 мм) ?

или достаточно покрытия припоем ПОС63? или какой вообще припой лучше?

[RaaV]

нужно ли при заказе ПП требовать покрытие имерсионным золотом контактных площадок для микросхем BGA?

Покрывают всю медь, а не КП. Лучше всего по-моему Immersion Gold (NiAu или ENIG Electroless Ni & Immersion Gold – химический никель и иммерсионное золото). Есть ещё процесс Gold Flash - те же яйца, только золото тоньше: 0,025-0,075 вместо
0,025-0,15 мкм. И дешевле, цитата:"Стоимость иммерсионного золота несколько выше, но для небольших объемов (100-200 кв. дм.) разница в цене составит не более 5-7 %". Gold Flash нельзя перепаивать.
Далее идут иммерсионное серебро и иммерсионное (химическое) олово. Если хранить платы не больше 2 недель. Так что, по-большому счёту вариантов нет- только ENIG.
Литература: Покрытия под пайку PCBtech  PCBtech.part1.rar ( 878.91 килобайт ) Кол-во скачиваний: 291
 PCBtech.part2.rar ( 713.97 килобайт ) Кол-во скачиваний: 268


Сообщение отредактировал RaaV - Jul 9 2009, 11:30

[bigor]

Покрывают всю медь, а не КП. Лучше всего по-моему Immersion Gold (NiAu или ENIG Electroless Ni & Immersion Gold – химический никель и иммерсионное золото). Есть ещё процесс Gold Flash - те же яйца, только золото тоньше: 0,025-0,075 вместо 0,025-0,15 мкм.

Яйца далеко не те же.
Общее только в названии и в использовании золота в качестве базового материала.
Во первых: FlashGold - гальваническое мокрытие, а ENIG - имерсионное. Разница в способе нанесения: FlashGold наносится гальванически на всю поверхность будущего рисунка проводников еще до травления платы. Толщина его редко превышает 0,025мкм. ENIG покрывает только контактные площадки и наносится на завершающей стадии изготовления плат, после того как сформирована маска. Метод осаждения - каталитический, толщина до 0,1мкм (значения разнятся у разных производителей).
Так как FlashGold проходит все стадии изготовления платы, включая травление и пр., то неизбежна высокая загрязненность такого покрытия примесями химических участков техпроцесса. ENIG наносится после применения химии, поэтому покрытие имеет высокую чистоту. Это благотворно сказывается на монтаже - у чистого, без примесей, золота лучше смачиваемость, более высокие сроки хранения плат.
ENIG, в отличие от FlashGold, покрывает не только поверхность меди, но и боковые стенки площадок. Поэтому ENIG более стоек при хранении и лучше в монтаже.
Поверхность FlashGold - гладкая, зеркально блестящая. От вида поверхности и произошло навание покрытия. Поверхность ENIG - слегка матовая, имеет микрошереховатую поверхность. Поэтому качество пайки на ENIG в разы лучше чем на FlashGold, так как поверхность соприкосновения ENIG`а с припоем намного больше чем FlashGold`а при одинаковом размере площадок. Качественнее протекает процесс диффузии золота в припой....

У меня вопрос. Нужно позолотить ламели для PCI-платы. Чем лучше и как лучше? Что по этому поводу пишут и в каких источниках?

Если предполагается платку активно юзать - часто втыкать и вытыкать, то необходито покрывать ламели твердым золотом (HardGold). Техпроцесс называется Gold Fingers. Особенность такого покрытия - высокая износостойкость, поскольку используется золото с присадками молибдена (если память не изменяет, технологи - поправте если ошибся), имеющее более высокую твердость по сравнению с обычными покрытиями. Толщина покрытия - Ni: 3,0-7 мкм / Au: 0,125-0,75 мкм (значения разнятся у разных производителей).
Если плата не будет активно эксплуатироватся (раз втыкнули в разьем и забыли), то годится любое другое покрытие. Используют не только золото, но и имерсионное олово для бюджетных решений. Встречал даже HAL на ламели, правда ламель была не PCIная.

[zverek]

Если предполагается платку активно юзать - часто втыкать и вытыкать, то необходито покрывать ламели твердым золотом (HardGold). Техпроцесс называется Gold Fingers. Особенность такого покрытия - высокая износостойкость, поскольку используется золото с присадками молибдена (если память не изменяет, технологи - поправте если ошибся), имеющее более высокую твердость по сравнению с обычными покрытиями. Толщина покрытия - Ni: 3,0-7 мкм / Au: 0,125-0,75 мкм (значения разнятся у разных производителей).
Если плата не будет активно эксплуатироватся (раз втыкнули в разьем и забыли), то годится любое другое покрытие. Используют не только золото, но и имерсионное олово для бюджетных решений. Встречал даже HAL на ламели, правда ламель была не PCIная.

Большое спасибо за развернутые ответы! Но у меня проблема более экзотическая. Например в медицинском оборудовании запрещен никель (почему - фиг знает) и если уж проектировать, то придется брать что-то другое и без свинцовое. Я так понял - это 3 материала или OSP (organic solderability preservative) или ImAg (иммерсионное серебро) и ImSn (олово). Т.к. серия не планируется, а плату паять/перепаивать и эксплуатировать придется очень активно, остается только серебро. А теперь вопрос, чем покрывать PCI лапы, если вся остальная плата будет покрыта им. серебром (иммерсионное золото отпадает т.к. никель запрещен)? Я так понимаю им. серебро в качестве PCI выводов - плохое решение? В покрытии HardGold точно не используются запрещенные материалы? Кто нибудь пробовал припаивать BGA на иммерсионное серебро, оно вообще паяемо?

Сообщение отредактировал zverek - Jul 13 2009, 22:21

[bigor]

Например в медицинском оборудовании запрещен никель (почему - фиг знает) и если уж проектировать, то придется брать что-то другое и без свинцовое.

В растениях в среднем 5·10^–5 весовых процентов никеля, в морских животных – 1,6·10^–4, в наземных – 1·10^–6, в человеческом организме – 1...2·10^–6.
Биологическая роль: никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития живых организмов.
Известно, что никель принимает участие в ферментативных реакциях у животных и растений. В организме животных он накапливается в ороговевших тканях, особенно в перьях. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям — у растений появляются уродливые формы, у животных — заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице. Токсическая доза (для крыс) — 50 мг. Особенно вредны летучие соединения никеля, в частности, его тетракарбонил Ni(CO)4. ПДК соединений никеля в воздухе составляет от 0,0002 до 0,001 мг/м³ (для различных соединений).
Никель — основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.
Карбонил никеля [Ni(CO)₄] — очень ядовит. Предельно допустимая концентрация его паров в воздухе производственных помещений 0.0005 мг/м³.

Из практики: весь медицинский инструментарий (пинцеты, скальнели, иглы ....) покрыт никелем или имеет подслой никеля, поверх которого наносится хром. Никель (металлический) широко применяется при протезировании и в стоматологии.
Откуда у Вас появилась информация о запрете никеля в медицинском оборудовании? Дайте ссылку.

Из опыта: имеем нескольких заказчиков (в том числе и российских), изготавливающих сертифицированное медицинское оборудование. Никто никогда не подымал вопрос о недопустимости использования никеля в своих изделиях.

Я так понял - это 3 материала или OSP (organic solderability preservative) или ImAg (иммерсионное серебро) и ImSn (олово). Т.к. серия не планируется, а плату паять/перепаивать и эксплуатировать придется очень активно, остается только серебро. А теперь вопрос, чем покрывать PCI лапы, если вся остальная плата будет покрыта им. серебром (иммерсионное золото отпадает т.к. никель запрещен)? Я так понимаю им. серебро в качестве PCI выводов - плохое решение?

Равно как и любое другое. Все они имеют малую толщину и невысокую стойкость к истиранию.

В покрытии HardGold точно не используются запрещенные материалы?

Не используются (кроме никеля )

Кто нибудь пробовал припаивать BGA на иммерсионное серебро, оно вообще паяемо?

Нормально паяемо. Лучше золота. ИМХО.
Однако ремонтопригодность при использовании безсвинцовых пипоев весьма ограничена. Причина: после полного растворения серебра в олове (что неизбежно при ремонтах и перепайках) происходит прямой контакт олова и меди, что неизбежно приведет к образованию интерметаллидов, значительно снижающих надежность паяных соединений.
Выводы:
1) Лучше ENIG пока ничего не придумали для безсвинца, ИМХО.
2) Безсвинец - зло, ИМХО.

P.S. Если вы беспокоитесь о вреде никеля, то есть несколько контраргументов:
1) массовая доля никеля в составе изделия мизерна, намного меньше разных ПДК.
2) никель - это подслой. Он всегда покрыт, золотом (или другим металлом) в местах без пайки, припоем в паяных соединениях. Прямого контакта никеля с воздухом, а тем более с пациентом никогда не будет. Тем более не будет условий для образования летучих соединений никеля.
3) практически все покрытия современных ЭРЭ (теже самые BGA, большинство чип-резисторов и конденсаторов, к примеру) имеют никель в качестве подслоя. Исключение - прямое покрытие выводов ЭРЭ оловом. Таким образом, исключив никель из состава платы, Вы никак не застрахованы от отсутствия никеля в составе изделия.

P.P.S.
Королевская посуда
Никелированная посуда сейчас стала привычной. Но еще 100 лет тому назад никель был экзотическим металлом, и утварь из него была доступна только очень богатым людям. В никелевой посуде готовили пищу императору Австрии. В 80-х годах прошлого века никель перестал быть роскошью. Но тут перед никелевой посудой возникло новое препятствие: как раз в это время Франца Иосифа поразила неизвестная болезнь, и причину королевского недуга врачи приписали никелю. Немедленно последовало законодательное запрещение применять никель для изготовления посуды. Лишь через 20 лет после специальных исследований запрет был снят. Никель и ныне заменяет столовое серебро – обычно в виде никелированного медно-никелевого сплава.
Источник: http://n-t.ru/ri/ps/pb028.htm