노출된 구리는 수 시간 안에 산화됩니다. 산화된 구리에는 솔더가 붙지 않습니다. 표면 처리는 패드 위에 입히는 얇은 코팅으로, 조립할 때까지 구리의 솔더링 가능 상태를 유지합니다. 표면 처리는 패드의 평탄도도 결정합니다. 평탄도는 작은 부품에서 중요합니다. 또한 기판에 접점이나 와이어 본딩을 적용할 수 있는지도 표면 처리가 결정합니다.
표면 처리
HASL (hot air solder leveling). 기판을 용융 솔더에 담근 뒤, 과잉 솔더를 뜨거운 공기로 불어 냅니다. 주석-납 버전과 무연 버전이 있습니다. 가격이 낮고 견고하며, 솔더링성이 좋고 보관 수명이 깁니다. 표면이 평탄하지 않습니다. 패드가 돔 형태가 되고, 작은 패드는 두께가 서로 달라집니다. 미세 피치 부품이나 BGA에는 적합하지 않습니다. 기판이 고온 침지 공정을 거치므로 기판에 응력이 가해지고, 얇은 기판은 휘어질 수 있습니다. 납 사용이 제한되는 곳에서는 무연 HASL이 필요합니다.
ENIG (electroless nickel immersion gold). 수 마이크로미터 두께의 니켈층을 화학적으로 증착한 뒤, 1마이크로미터에 미치지 않는 매우 얇은 금층으로 니켈을 보호합니다. 표면이 매우 평탄하므로 미세 피치와 BGA에 적합하고, 보관 수명이 깁니다. 솔더는 니켈에 접합되고, 금은 솔더 속으로 용해됩니다. 알려진 위험이 있습니다. 공정 중 니켈 표면 품질이 좋지 않으면 접합부가 약해질 수 있습니다. 이를 흔히 블랙 패드라고 합니다. 공정을 잘 관리하면 이를 방지할 수 있습니다. HASL이나 OSP보다 비용이 높습니다.
OSP (organic solderability preservative). 구리 위에 입히는 얇은 유기 피막으로, 첫 번째 리플로까지 구리를 보호한 뒤 리플로 과정에서 소멸합니다. 평탄하고 가격이 낮으며 무연입니다. 보관 수명은 금속 표면 처리보다 짧습니다. 반복 리플로하면 피막이 손상되므로, 제조 후 곧 조립하고 한두 번만 솔더링하는 기판에 적합합니다. 조립 후에는 테스트 포인트의 구리가 노출된 상태로 남습니다. 피막이 보이지 않으므로 취급 자국이 남을 위험이 있습니다.
이머전 은. 치환 반응으로 도금한 얇은 은층입니다. 평탄하고 미세 피치에 적합하며 고주파에서도 성능이 좋습니다. 황을 포함한 공기에서는 변색됩니다. 따라서 포장과 보관을 주의해야 하고 보관 수명이 짧습니다. 비용은 중간 수준입니다.
이머전 주석. 얇은 주석층입니다. 평탄하고 무연이며 가격이 낮습니다. 구리 위의 주석은 서서히 화합물을 형성하여 솔더링성을 저하시키므로 보관 수명에 제한이 있습니다. 또한 특정 조건에서는 주석에서 위스커(매우 가는 금속 털)가 자랄 수 있습니다. 프레스핏 연결과 일부 미세 피치 작업에 사용합니다.
ENEPIG (electroless nickel, electroless palladium, immersion gold). ENIG와 비슷하지만 니켈과 금 사이에 팔라듐층이 있습니다. 팔라듐은 블랙 패드 고장을 차단하고, 솔더링뿐 아니라 와이어 본딩도 가능하게 합니다. 평탄하고 수명이 깁니다. ENIG보다 비용이 높습니다.
경질 금 (electroplated nickel and gold). 전기도금으로 형성하고 소량의 코발트 등과 합금한, 훨씬 두껍고 단단한 금층입니다. 마모에 강합니다. 엣지 커넥터(골드 핑거)와 반복해서 꽂고 빼는 접점 패드에 사용합니다. 보통 해당 영역에만 적용하고, 기판의 나머지 부분에는 다른 표면 처리를 적용합니다. 비용이 높고 일반 솔더 패드에는 적합하지 않습니다.
- HASL: 용융 솔더를 불어 평평하게 한 것입니다. 패드는 평탄하지 않고 돔 형태가 됩니다.
- ENIG: 니켈층 위에 매우 얇은 금층이 있는 구조입니다. 평탄합니다.
- ENEPIG: 니켈, 팔라듐층, 얇은 금층 순입니다.
- OSP: 노출된 구리 위의 유기 피막입니다. 매우 얇고 보이지 않습니다.
- 이머전 은 또는 이머전 주석: 얇고 평탄한 금속층입니다.
- 경질 금: 니켈 위에 훨씬 두꺼운 금층이 있는 구조로, 마모되는 접점에 사용합니다.
비교
| 표면 처리 | 평탄도 | 미세 피치와 BGA | 보관 수명 | 비용 등급 | 일반적인 용도 |
|---|---|---|---|---|---|
| HASL (주석-납) | 낮음 | 아니요 | 김 | 낮음 | 납이 허용되는 단순 스루홀과 큰 부품 |
| HASL (무연) | 낮음 | 아니요 | 김 | 낮음 | 납이 제한되는 동일한 용도 |
| ENIG | 매우 좋음 | 예 | 김 | 중간에서 높음 | 일반 미세 피치 기판, BGA, 접점이 있는 기판 |
| OSP | 좋음 | 예, 곧 솔더링하는 경우 | 짧음 | 낮음 | 빠르게 조립하는 소비자용 기판 |
| 이머전 은 | 좋음 | 예 | 중간, 보관 조건에 민감함 | 중간 | RF, 미세 피치 |
| 이머전 주석 | 좋음 | 예 | 제한적 | 낮음에서 중간 | 프레스핏, 일부 미세 피치 |
| ENEPIG | 매우 좋음 | 예 | 김 | 높음 | 와이어 본딩과 솔더링 병행, 요구 조건이 까다로운 기판 |
| 경질 금 | 좋음 | 솔더용 표면 처리가 아님 | 김 | 높음 | 엣지 커넥터, 접점 |
여기에서 제시한 보관 수명은 상대적인 값입니다. 실제 값은 제조사와 포장 방식에 따라 달라지며, 보통 개월 단위로 표시합니다. 해당 공장에 적용되는 값을 공장에 문의하십시오. 조립 전에 기판을 오래 보관해야 한다면 보관 방법을 공장에 문의하십시오.
미세 피치에서는 평탄도가 중요합니다. 평탄한 부품이나 스텐실은 돔 형태 패드의 가장 높은 지점에서만 패드와 만납니다.
- HASL 패드는 돔 형태이며, 돔마다 높이가 다릅니다.
- 평탄한 평면인 부품이나 스텐실은 가장 높은 돔 위에만 닿습니다.
- ENIG는 얇은 니켈층과 그보다 더 얇은 금층으로 구성되며, 패드가 평탄하게 유지됩니다.
- 패드 사이의 마스크는 두 그림 모두 동일합니다.
선택 방법
- 잘 모르는 경우 무연 HASL과 ENIG 중에서 선택하십시오. 큰 부품이 있는 단순한 기판에는 HASL을, 미세 피치, BGA, 평탄한 패드가 중요한 기판에는 ENIG를 선택합니다.
- 미세 피치나 BGA에는 평탄한 표면 처리가 필요합니다. ENIG, OSP, 이머전 은, 이머전 주석, ENEPIG가 해당합니다.
- 골드 핑거에는 핑거 부분에 경질 금이 필요합니다. 이를 명시하고 적용 영역도 명시하십시오.
- 와이어 본딩에는 ENEPIG 또는 본딩용으로 평가된 다른 표면 처리가 필요합니다.
- 조립 전에 대기 기간이 있는 기판에는 수명이 긴 표면 처리가 필요합니다. ENIG와 ENEPIG가 안전한 선택입니다.
- 필요한 경우 무연으로 하십시오. 제품이 유해 물질 제한 대상에 해당한다면 무연 표면 처리를 선택하십시오. 필요한 사항은 제품 규정이 정하며, 이에 대한 책임은 고객에게 있습니다.
- 표면 처리를 혼합하면 비용이 높아집니다. ENIG를 적용한 기판의 일부 영역에만 경질 금을 선택 적용하는 것은 표준적인 조합이지만, 조합할 때마다 공정이 추가됩니다.
흔한 문제
- ENIG에서 솔더 접합부가 약합니다. 공정을 관리하면 드물게 발생합니다. 신뢰성 요구 사항이 있다면 공정 보고서를 요청하십시오.
- 보관 후 패드가 흐려지거나 젖지 않습니다. 일반적으로 장기 보관이나 부적절한 포장으로 인한 산화 또는 변색이 원인입니다.
- HASL 패드에 솔더가 고르지 않게 형성됩니다. 공정상 나타나는 현상이며 불량이 아닙니다. 평탄한 표면 처리를 선택하십시오.
- 금이 잘못된 영역에 적용되었습니다. 금 적용 영역을 비고에만 적지 말고 도면에 기술하십시오.
이곳에서 주문할 때의 표시 방식
옵션 중 하나로 표면 처리를 선택하면 그에 따라 가격이 정해집니다. 사용 가능한 표면 처리는 제조 역량 페이지에 나와 있습니다. 파일 검사는 파일에 주문하지 않은 표면 처리가 필요한 경우를 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 주문한 옵션에 포함되지 않은 경우 "엣지 커넥터(골드 핑거)"를 발견된 특징으로 보고합니다. 엔지니어가 모든 주문을 확인합니다. 관련 가격 영향은 PCBA 가격을 결정하는 요소를 참조하십시오.