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?

По этому вопросу лучше проконсультироваться с технологами производства, где будете заказывать изготовление платы. Покрытие иммерсионным золотом обеспечивает хорошее выравнивание поверхности площадок, что особенно важно для BGA, но на конкретном производстве Вам могут порекомендовать и какое нибудь другое покрытие для этой цели.

Не рекомендуют покрывать имерсионным золотом контактные площадки для микросхем BGA ( с шарами )
из-за последующей пайки образуются тевклидовые сплавы (золото-олово) это приводит к плохому контакту низкой надежности.
Тем более когда сейчас все требуют PB-Free, это особенно актуально. Ранее когда был свинец в пасте это не было такой проблемой.

демонтаж НЕ предполагается!!!

новая плата + новыя микросхема с накатанными шарами

ничего демонтировать НЕ нужно!

-------
мнения разделились... так нужно или нет? (однозначной точки зрения так и не услышал)

Имхо, однозначное мнение - спросить у тех, кто будет делать монтаж BGA, у них печи, профили и всякое такое. И опыт! Там же и порекомендуют что-то другое, если золото не годится. И не пытаться решать это самому.

причем здесь демонаж? Именно при монаже.

Покрывать золотом обязательно. По горячему лужению установка BGA превращается в геморрой

сделайте на имерсионном олове, или на качественном хале.

Кто не рекомендует. Дайте хоть одну ссылку с обоснованием причин, по которым не рекомендуют.

Толщина золота в покрытии составляет доли микрометра.
Говорить о сплавах - неправомерно. Разве что о незначительных примесях соединений золота с оловом в составе припойного соединения.
Гораздо выше будет содержание примесей никеля и интерметаллидов Ni₃Sn₄. Их влияние будет гораздо существеннее на качество припойного соединения.
в качестве литературы могу порекомендовать: M.Erinç, P.J.G.Schreurs, G.Q.Zang, M.G.D.Geers. Substrate Effects on SnAgCu Solder Joints. Microelectronics Reliability (44:1287-1292, 2004).


Качественный HAL, безсвинцовый, не подразумевает защитного подлоя. Потому вылезет проблема образования интерметаллидов Cu₃Sn и Cu₆Sn₅. Результат образования этих групп интерметаллидов - низкая надежность паяных соединений.
Свинецсодержащий HAL (ПОС или сплав Розе) мало непригоден для монтажа на него безсвинцовых BGA.
Имерсионное олово хорошо при наличии подлоя органического металла. Но вот хранится такие платы могут весьма ограниченное время. В общем, есть своя специфика.


Если HAL достаточно качественно выполнен, а шаг BGA больше 1мм, то никакого гемороя нет. Достаточно нормально паяется.
Проблемы возникают при условии использования BGA с шагом 0,8мм и меньше. Площадки для таких корпусов имеют размеры менее 0,4мм. Выполнить на таких, столь малых размеров, площадках качественное лужение и выравнивание уже весьма проблематично. Как правило, все площадки горбатятся, высота наплывов неравномерна, нередки случаи некачественного лужения, когда на площадке частично отсутвует покрытие. В результате все это приведит к девектам нанесения пасты, установки микросхем и, в результате, к некачественному монтажу.


В качестве финиша при использовании BGA необходимо любое имерсиооное покрытие. Спект их достаточно широк:
• NiAu (ENIG — Electroless Ni & Im­mersion Gold) — химический никель и иммерсионное золото;
• ImmAg (Immersion Ag) — иммерсионное серебро;
• ImBi (Immersion Bi) — иммерсионный висмут;
• Pd (Electroplate or Electroless Pd) — химический или гальванический палладий;
• NiPdAu (Electroless NiPd & Immersion Au) — иммерсионное золото, поверх подслоя химического никеля и палладия;
• NiPd (Electroless Ni & Imm ersion Pd) — палладий, поверх химического никеля;
• ImmSn (Immercion Sn) — иммерсионное олово;
• NiSn (Electroplate Ni & Sn) — иммерсионное олово, поверх химического никеля.
Все они имеют свои плюсы и минусы. Подробнее можно ознакомится: Медведев А. Бессвинцовые технологии монтажной пайки. Что нас ожидает? // Электронные компоненты. 2004. № 11.
Я давно отказался от экспериментов и использую ENIG. Монтажники (разные, не только мои коллеги) одобряют это покрытие.

нужно ли контактные площадки на ПП намазывать флюсом перед пайкой BGA?

если да, то каким?

P.S. мой чип в BGA - RoHS compliant part

При ручном монтаже - нужно. Лучше всего для этих целей подходят флюс-гели (крем-флюсы). Мы пользуемся ERSA FMCANC32.
Для хорошего результата, флюс-геля наносите минимальное количество - тонким слоем на все пространство BGA.

В принципе любое качественно выполненное покрытие годится для этих целей. Когда покрытие выполнено некачественно то будет геморой в любом случае. Чтобы не было проблем с монтажем- лучше согласовать тип покрытия с монтажником (в широком смысле этого слова). Иначе будут вешать лапшу - мол мы паяем всем на таком-то покрытии и проблем никогда не было, а вы сделали такое и вот вам результат.

Как по мне - к зототишку доверия мало, т.к. иногда производитель халтурит с подслоями и могут возникнуть проблемы как при монтаже так и в дальнейшем.
при ручном монтаже наимение простое - флюс гель
при автоматической установке - лучше на пасту

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 Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

Здесь тоже думаю без вариантов - гальваническое золото по подслою никеля. Такое золото толще (0,5 мкм) и твёрже иммерсионного.
Литература: Печатные платы. Конструкции и материалы (Медведев 2005).djvu, Технология производства печатных плат (Медведев 2005).djvu - есть в Инете.

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....


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.

Спасибо за ответы!

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?

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.


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

Не используются (кроме никеля )

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

Игорь, жжош!
Влеплю ещё свои 5 копеек

Если не тудно, дайте, пожалуйчта ссылку на нормативный документ, ограничивающий применение никеля в мед. технике.


в частности, при изготовлении брекет систем и зубных протезов, применяются сплавы никель-хром, никель-титан, белое золото (золото-никель-цинк). Из-за существующих аллергических реакций (число зарегестрированых случаев ничтожно мало) в стоматологии только сейчас появляется тенденция ухода от сплавов неблагородных металлов (таких как никель и хром) в пользу сплавов на основе золота, платины и палладия.


Если речь идёт о PCI устройстве, то никеля, там, куда оно будет всавляться, архипредостаточно. К тому же PCI устройство даже близко не будет контактировать с объёктом пыток (ака пациент).

it happens (с)

Совершенно верно. Сам слот ведь покрыт таким же износостойким золотом как и ламель. А значит и подслой у него имеется. Согласно даташита:
Plating: Mating Area-selected Gold 3u"Over Nickel 50u", solder Area-TIN/LEAD 100u" Over Nickel 50u".
Т.е.: 0,75мкм золота поверх 1,27мкм никеля.
Таким образом, избавление от никеля на плате не решает проблемы никак.

Серебро ведь тоже не самый лучший метал с точки зрения биологического влияния на организм человека.
Серебро (как и золото, и прочие тяжелые металлы) — клеточный яд. Ионы серебра замещают ионы микроэлементов в ферментах, ответственных за метаболизм и размножение.

P.S.
Использование серебра в качестве бактерицида — в любой концентрации — в воде, предназначенной для детского питания, запрещено законодательно Серебро на Википедии. Американское Управление по продуктам и лекарствам (FDA) не рекомендует колоидное серебро для лечения заболеваний.
Так что еще не известно что тяжелее организмом переносится: ионы серебра или летучие соединния никеля.

Директива ROHS не распространяется на оборудование ответственного применения, в том числе и медицинское.

Директива RoHS не ограничивает применение никеля. В данном случае ув. zverek наверно имел в виду какое-то специфицеское отраслевое ограничение.
Ждём оглашения первоисточника...

Получил информацию от одного из заказчиков. Так вот: никель действительно запрещен к применению в том случае, если имеет прямой контакт с пациентом или персоналом. Причина - дерматологическая реакция.
В качестве подслоя его вполне разрешается применять. На это никаких ограничений.


Оно то так. Но где же сейчас найдешь полностью не бессвинцовую комплектацию .

Сорри, что не отвечал так долго... На самом деле все очень просто, больные будут очень тяжелые, после химии, им вообще ничего нельзя. Да и железка будет очень уж экзотическая, штучная, зато есть шанс хоть чем-то помочь пациентам. Насколько я понял в данном случае можно использовать только серебро (от греха подальше). Что делать с "лапами" до сих пор ума не приложу. В принципе сейчас можно сделать плату из чего угодно, а дальше как?