1. Warum ist HASL nicht für Hochfrequenzplatinen geeignet?
Die Hauptgründe lassen sich auf die vier Hauptprobleme „ein Hoch, zwei Unebenheiten und ein Aufprall“ zurückführen:
1. Der spezifische Widerstand von Zinn ist zu hoch → der Signalverlust nimmt dramatisch zu
Dies ist der grundlegende Grund. Hochfrequenzsignale weisen einen Skin-Effekt auf - Strom fließt nur in einer sehr dünnen Schicht auf der Oberfläche des Leiters:
2. Oberflächenunebenheiten → starke Signalreflexion
Beim Sprühlöten handelt es sich um einen physikalischen Prozess, bei dem ein Heißluftmesser zum Glätten von geschmolzenem Lot verwendet wird, mit einem Oberflächenebenheitsfehler von etwa ± 2 μm und dem Vorhandensein von Mikromorphologien wie Vorsprüngen, Vertiefungen und Lotspitzen.
Hochfrequenzsignale reagieren äußerst empfindlich auf die Oberflächenglätte - unebene Oberflächen sind wie „holprige Straßen“, die zu Signalreflexion, Streuung und Impedanzdiskontinuität führen können, was die Rückflussdämpfung und Signalintegrität direkt beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu kann die Ebenheit des Immersionsgoldverfahrens ± 0,5 μm erreichen, was nahe an einer Spiegeloberfläche liegt.
3. Ungleichmäßige Dicke → Impedanzverlust der Kontrolle
Der Dickenbereich beim Zinnspritzen ist breit (5–25 μm oder sogar größer), und es gibt erhebliche Unterschiede in der Dicke in verschiedenen Bereichen, was zu Folgendem führt:
Die effektive Linienbreite und die äquivalente Dielektrizitätskonstante von Mikrostreifen-/Streifenleitungen sind instabil
Die Impedanz schwankt stark und kann die Impedanztoleranzanforderungen von ± 5 Ω oder noch strenger für Hochfrequenzplatinen nicht erfüllen
Die Resonanzfrequenzverschiebung und der Verstärkungsabfall der Antenne
4. Thermoschock bei hoher Temperatur → Risiko durch Hochfrequenzsubstrat
Das Versprühen von Zinn erfordert das Eintauchen der gesamten Platine in geschmolzenes Lot bei 250 {1}260 Grad C, was bei Hochfrequenzplatinen auf PTFE-Basis wie Rogers und Taconic zu einem schweren Thermoschock führt, der leicht zu Platinenverwerfungen und zur Delaminierung zwischen den Schichten führen kann, insbesondere bei dicken und großen Platinen.
Darüber hinaus können die beim Versprühen von Zinn entstehenden Zinnperlen und Grate auch feine Kurzschlüsse und elektromagnetische Störungen verursachen.
2, Wie kann man zwischen sinkendem Gold, sinkendem Silber und OSP wählen?
Die hochfrequente Leistungseinstufung der drei Prozesse lautet: Silberabscheidung ≈ OSP
1. ENIG Immersionsgold (Immersions-Nickelgold)
Struktur: Kupfer+Nickelschicht (3–5 μm)+Goldschicht (0,05–0,15 μm)
Gefahr durch Hochfrequenz: Wenn die Frequenz 10 GHz überschreitet, ist die Eindringtiefe (0,66 μm) viel geringer als die Dicke der Nickelschicht (3–5 μm) und der Strom breitet sich fast vollständig in der hochohmigen Nickelschicht aus. Der gemessene Verlust ist bei 10 GHz etwa 19,3 % höher als bei blankem Kupfer und bei 20 GHz etwa 25,1 % höher. Die zusätzliche Einfügungsdämpfung bei 28 GHz beträgt etwa 0,06–0,15 dB/cm.
Anwendbare Szenarien:
Betriebsfrequenz unter 10 GHz und geringes Verlustbudget
Erfordert langfristige-Lagerung und mehrere Reparaturen/Schweißarbeiten
Es stehen BGA-, QFN- und andere Fine-Pitch-Gehäuse zur Verfügung
Achten Sie auf das Risiko von „Black Plate“ und wählen Sie eine Plattenfabrik mit strenger Kontrolle. Der Phosphorgehalt der Nickelschicht sollte auf 7 % bis 9 % kontrolliert werden.
2. Silberimmersion (Immersionssilber)
Struktur: Kupfer+Silberschicht (0,1–0,4 μm)
Kernvorteil: Silber hat von allen Metallen die höchste Leitfähigkeit, sogar etwas besser als Kupfer. Bei 10 GHz erhöht sich der Verlust im Vergleich zu blankem Kupfer nur um 2,12 % und bei 20 GHz nur um 0,96 %, was ihn zum Prozess mit der besten Hochfrequenzleistung macht.
Hauptrisiken:
Silberionenmigration: Bei hoher Luftfeuchtigkeit und Vorspannung wandern Silberionen entlang der Oberfläche und bilden dendritische Kristalle, die zu Undichtigkeiten oder sogar Kurzschlüssen zwischen fein beabstandeten Lötpads führen können
Schwefelung/Oxidation: empfindlich gegenüber Sulfiden, kann sich nach einigen Stunden an der Luft verfärben
Hoher Lagerbedarf, Belichtungszeit vor der Montage kontrollieren
Anwendbare Szenarien:
Millimeterwellenanwendungen über 20 GHz (77G-Radar, 5G-Millimeterwellenantenne, Satellitenkommunikation)
Hochgeschwindigkeits-/RF-Verbindungen, die sehr empfindlich auf Verlustbudgets reagieren
Bei hoher Luftfeuchtigkeit, im Freien und in Industrieumgebungen mit Vorsicht verwenden (drei wasserfeste Lacke und größere Pad-Abstände erforderlich)
3. OSP (organische Lötmaske)
Struktur: Kupfer + organische Chelatmembran (0,2–0,5 μm)
Hauptvorteil: Ohne die Einführung von Metallschichten mit hohem Widerstand entspricht die Hochfrequenzleistung vollständig der von blankem Kupfer, die Oberfläche ist am glattsten und die Impedanz am stabilsten. Die Kosten sind die niedrigsten unter den drei Verfahren.
Haupteinschränkungen:
Die Folie ist extrem dünn und nicht beständig gegen mehrfaches Löten (die Folienschicht wird nach einem Reflow beschädigt)
Kurze Lagerzeit, empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Temperatur
Nicht geeignet für Produkte, die repariert oder langfristig-inventarisiert werden müssen
Instabiler Kontaktwiderstand, nicht geeignet für Kontaktanwendungen wie Knöpfe und Anschlüsse
Anwendbare Szenarien:
Millimeterwellenmodule über 20 GHz erfordern extrem hohe Verluste
Einmaliger Reflow-Lötprozess, F&E-Muster in kleinen Chargen
Produkte, die kostensensibel sind und einen schnellen Produktionsdurchsatz haben
Nicht geeignet für Mehrfachschweißungen, Langzeitlagerung und Kontaktanwendungen