PCB 설계의 침지 주석 마감: 모범 사례, 설계 고려 사항 및 성능

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몰입 틴은 PCB를 위한 다재다능한 표면 마무리, 균형 비용, 용접성,그리고 미세한 피치 부품과의 호환성 때문에 자동차 산업에서 소비자 전자제품에 이르기까지ENIG (금 기반) 또는 HASL (연금 기반) 가루와 달리, 몰입 진은 구리 패드에 얇고 균일한 순수한 진 층을 생성하기 위해 화학적 퇴적 과정을 사용합니다.현대 PCB 설계에 대한 독특한 장점을 제공합니다그러나, 그것의 이점을 활용하는 것은 패드 기하학에서 저장 프로토콜까지 신중한 디자인 선택이 필요합니다. 이 가이드는 PCB 디자인에서 몰입 틴의 뉘앙스에 잠수합니다.주요 고려사항, 피해야 할 함정, 그리고 어떻게 다른 마무리에 대 한 쌓입니다.

주요 내용
1침몰 틴은 0.4mm pitch 구성 요소에 이상적으로 평평하고 용접 가능한 표면을 제공하며 HASL에 비해 50%로 용접 브릿지를 줄입니다.
2침몰 틴의 설계 규칙에는 최소 패드 크기 (≥ 0.2mm), 더 많은 스레스-과-패드 간격 (≥ 0.1mm) 및 납 없는 용매 (Sn-Ag-Cu) 와의 호환성이 포함됩니다.
3비용 효율적인 중간 지점을 제공합니다: ENIG보다 30% 저렴하지만 HASL보다 20% 더 비싸고 통제 된 저장에서 12 개월 이상의 유통 기간을 제공합니다.
4적절한 설계는 틴 머스크와 패드 부식과 같은 위험을 완화하여 산업 및 자동차 응용 분야에서 신뢰성을 보장합니다.

침몰 틴 페니쉬 는 무엇 입니까?
몰입 틴 (immersion tin) 은 전기 사용 없이 구리 PCB 패드에 순수한 틴의 얇은 층 (0.8~2.5μm) 을 퇴적시키는 화학적 몰입 과정이다.PCB 표면에 있는 구리 원자는 접착 용액에 녹습니다.용액의 염소 이온이 감소되고 노출 된 구리 위에 접착됩니다. 이것은:

평평한 표면 (±3μm 허용), BGA와 QFN와 같은 얇은 피치 구성 요소에 중요합니다.
다시 흐르는 동안 용매와 강한 금속 간 결합을 형성하는 용접 가능한 층.
산화 방지 장벽, 저장 및 조립 중에 염증으로부터 구리 패드를 보호합니다.

전해질성 진료 (전기 전류를 사용하는) 와 달리, 몰입 진료는 작고 밀집된 패드에서도 균일한 커버리지를 보장하여 고밀도 PCB에 이상적입니다.

왜 PCB 설계에 Immersion Tin 를 선택합니까?
몰입 틴의 인기는 현대 PCB 설계의 주요 문제점을 해결하는 성능과 실용성의 독특한 혼합에서 비롯됩니다.
1얇은 피치 부품과의 호환성
현대 PCB는 0.4mm pitch BGA, 01005 passive 및 HASL와 같은 불규칙한 마무리와 싸우는 좁은 pitch QFN ഘടക들을 점점 더 많이 사용합니다.

a. 밀접하게 떨어져 있는 패드 (0.2mm 간격 또는 그 이하) 사이의 용접 브리딩을 줄입니다.
b. 작은 패드 (0.2mm × 0.2mm) 에 일관성 있는 용매 습기를 보장하며 "건조 관절"을 피합니다.

c.IPC의 연구에 따르면 몰입 틴은 HASL에 비해 미세한 진도 용접 결함을 40% 감소시키고, 0.5mm 진도 조립체에서 브리딩 비율이 12%에서 7%로 떨어졌습니다.

2납 없는 적합성 및 용접성
몰입 틴은 전통적인 틴-리드 용금보다 더 높은 재흐름 온도 (245~260°C) 를 필요로하는 납 없는 용금 (Sn-Ag-Cu, 또는 SAC) 과 원활하게 작동합니다.:

a.빠른 습화: 연접은 연금 접착 패드에 1초 (IPC-TM-650 표준에 따라) 이내로 퍼지며, 연령화된 ENIG보다 빠르다.
b.강성 결합: 진은 구리와 함께 기계적 및 전기적 안정성을 보장하는 신뢰할 수있는 금속 간 화합물 (Cu6Sn5) 을 형성합니다.
c. 재작업 내성: 2~3회 재공류 사이클을 상당한 퇴화 없이 생존하며, 프로토타입 제작이나 현장 수리에 유용하다.

3비용 및 생산 효율성
침수 틴은 성능과 비용 사이의 균형을 이루고 있습니다.

a.물질 비용: ENIG보다 30% 낮고 (금이 없다) HASL보다 20% 높지만 고장이 적어 재작업 비용을 줄입니다.
b.처리 속도: ENIG보다 빠르다 (보드 당 5~10분 대 15~20분), 대량 생산 (10,000개 이상/일) 을 지원한다.
c. 표준 라인과의 호환성: 전문 장비 없이 기존 PCB 제조 작업 흐름에 통합됩니다.

4중대 환경에서의 부패 저항성
극한 조건에서 ENIG만큼 견고하지는 않지만, 침수 진은 많은 응용 프로그램에 충분한 보호를 제공합니다.

a. 300시간 이상 소금 스프레이 테스트 (ASTM B117) 를 견뎌내며 OSP (24~48시간) 를 능가하고 HASL과 일치한다.
b. 밀폐 된 저장소에 6 개월 이상 습도 (85% RH) 에 저항합니다. 소비자 전자제품 및 실내 산업 시스템에 적합합니다.

침수 틴 의 중요 설계 고려 사항
몰입 틴의 성능을 극대화하기 위해 PCB 디자인은 고유한 특성과 한계를 고려해야합니다.
1패드 기하학 및 크기
침몰 틴의 얇은 층과 화학적 퇴적 과정은 특정 패드 디자인을 필요로합니다.

a.최저 패드 크기: ≥0.2mm × 0.2mm. 더 작은 패드 (예를 들어, 0.15mm) 는 산화로 이어지는 불균형 틴 커버에 시달릴 수 있습니다.
b. 패드 모양: 날카로운 모서리를 피하고, 가장자리에 진의 두께가 변하는 것을 방지하기 위해 둥근 패드 (방사선 ≥0.05mm) 를 사용한다.
c. 트레이스-투-패드 전환: 열 사이클 도중 틴 껍질을 벗을 수 있는 스트레스 농도를 피하기 위해 트레이스-투-패드 (Taper traces into pads) 를 점차적으로 (10°~15° 각) 로 깎아 냅니다.

2- 간격 및 공백
침수 틴은 HASL과 같은 두꺼운 마무리보다 오염과 단환에 더 민감합니다.

a.패드-과-패드 간격: 0.4mm pitch의 BGA를 위해, 브리딩 위험을 줄이기 위해 얇은 피치 구성 요소의 경우 ≥0.1mm. 0.12mm로 간격을 증가시킵니다.
b.조각과 패드 간격: ≥0.08mm, 패드에서 흔적으로 진흙 "출혈"을 방지하기 위해, 이는 단회로로 이어질 수 있습니다.
c. 솔더 마스크 클리어런스: 솔더 마스크는 캔을 덮는 것을 피하기 위해 패드 가장자리에서 0.05mm 떨어져 유지하십시오. 이는 솔더성을 손상시킵니다.

3재료와 공정과의 호환성
침몰 틴은 다른 PCB 재료와 상호 작용하므로 신중한 선택이 필요합니다.

a. 기판: 표준 FR4, 높은 Tg FR4 및 유연한 폴리아미드도 재료 제한 없이 작동합니다.
b. 용매 마스크: 액체 마스크가 틴에 더 잘 붙어 있기 때문에 건조 필름 대신 UV-건조성 액체 용매 마스크 (예를 들어, LPISM) 를 사용하십시오.
c. 플럭스 선택: 진료용으로 설계된 깨끗하지 않거나 잔류가 적은 플럭스를 선택하십시오. 공격적인 플럭스는 시간이 지남에 따라 진료를 부식시킬 수 있습니다.

4열 및 기계적 스트레스
침수 틴은 유연하지만 극심한 스트레스 아래에서 찢어질 수 있습니다.

a. 굽기 구역 (직한 플렉스 PCB): 굽기 부위에 틴 접착 패드를 배치하는 것을 피하십시오; 필요한 경우, 팽창을 줄이기 위해 두꺼운 틴 (2.0~2.5μm) 및 반지름 구도를 사용하십시오.
b. 열순환: 금속-황금의 분해를 방지하기 위해 최대 125°C (예를 들어, -40°C에서 85°C) 의 ΔT를 설계한다.
c. 부품 무게: 무거운 부품 (예를 들어, 커넥터) 에 있어서, 스트레스를 분산하고 패드 들어올리는 것을 방지하기 위해 더 큰 패드 (≥1.0mm2) 를 사용한다.

침수 틴 의 한계 를 완화 하는 것
모든 마감과 마찬가지로, 몰입 틴은 능동적인 디자인으로 해결할 수있는 약점이 있습니다:
1틴 머스크
틴 머스크 는 틴 층 에서 자랄 수 있는 얇고 전도력 있는 필라멘트 이며, 고전압 PCB 에 단회로 를 일으킬 수 있다. 위험 을 최소화 하기 위해:

a. 틴 두께: 틴을 1.0~2.0μm 사이로 유지하십시오. 두꺼운 층 (≥2.5μm) 은 내부 스트레스를 증가시켜 콧수염 성장을 촉진합니다.
b.후접면 구리: 틴 층의 스트레스를 완화하기 위해 24시간 동안 125°C로 구리를 지정하여 90%의 콧수염 형성을 줄이십시오.
c.응답 코팅: 고위험 애플리케이션 (예를 들어 자동차 ECU) 에서 아크릴 또는 실리콘 코팅의 20μ30m 층을 진으로 덮은 부위에 적용한다.

2- 습한 환경/산업 환경에서의 부패
침수 틴 은 수분 과 화학물질 에 취약 하다. 설계 수정 사항 에는 다음 과 같은 것 들 이 포함 된다.

가장자리 접착: 얇은 PCB 가장자리를 얇게 봉인하여 습기가 침투하는 것을 방지합니다.
b. 밀폐된 장치: 외부 또는 습한 용도로 IP65 등급 장치를 사용하십시오 (예를 들어, 해상 센서).
(c) 황에 노출되는 것을 피하십시오. 산업용 기체에 있는 황은 진과 반응하여 전도성이 없는 진 황화물을 형성합니다. 노출이 가능하다면 황에 내성이 있는 양형 코팅을 사용하십시오.

3. 시간이 지남에 따라 용접성 저하
침수 틴의 용접성이 장기간 보관되면 감소합니다. 완화 단계:

a. 보관 조건: 건조제 (RH < 30%) 와 12개월의 유효기간을 가진 밀폐된 습도 차단 봉지를 지정한다.
b. 조립 전 청소: 소금하기 전에 지문이나 오염 물질을 제거하기 위해 이소 프로필 알코올 (IPA) 을 사용하십시오.
c. 빠른 변동을 위한 설계: PCB 제조를 접착 후 6개월 이내에 보드를 사용하기 위해 조립 일정과 조율한다.

침수 틴 대 다른 표면 완화
올바른 완성도를 선택하는 것은 당신의 디자인 요구에 달려 있습니다.

잠수성 틴 이 빛나는 응용 분야
몰입 틴은 성능, 비용, 밀도를 균형 잡는 디자인에서 우수합니다.
1자동차 전자제품
ADAS 센서: 0.5mm 피치 레이더 모듈은 몰입 틴의 평면성, 신뢰할 수있는 BGA 용접 관절을 보장하는 혜택을 누립니다.
인포테인먼트 시스템: 객실 온도 85°C를 견딜 수 있으며 소규모 화학물질 노출 (예를 들어, 흘린 음료) 에 저항합니다.
배터리 관리 시스템 (BMS): 납 없는 용매와 호환되며 EV 안전 표준에 매우 중요합니다.

2소비자 전자제품
스마트폰/태블릿: 프로세서용 0.4mm pitch BGA를 가능하게 하며, 보드 크기를 10~15% 줄입니다.
웨어러블: 얇고 가벼운 디자인은 몰입 틴의 최소 두께와 잘 어울립니다.
게임기 콘솔: 조립 중에 2~3개의 리플로우 사이클을 처리하여 생산 결함을 줄입니다.

3산업 통제
공장 자동화 PCB: 105°C의 작동 온도 및 때때로 기름/화학 노출에 저항합니다.
센서 노드: 중급 산업 센서 (예: 온도, 압력) 의 비용과 신뢰성을 균형 잡습니다.

잠수성 틴 PCB 테스트
잠수성 틴 성능을 다음 테스트로 검증합니다.

용접성 (IPC-TM-650 2.4.12) 250°C 용매에 담긴 패드; 2초 이내에 ≥95%의 습도가 좋은 용접성을 나타냅니다.
소금 스프레이 (ASTM B117): <5%의 부식으로 300시간 노출되면 적절한 보호가 확인됩니다.
열 사이클 (IPC-9701): 틴 껍질 벗기거나 콧수염 성장 여부를 확인하기 위해 1,000 회 (-40 °C ~ 125 °C)
머스크 검사 (IPC-4554): 머스크가 10μm 이상의 것을 보장하기 위해 1,000시간의 저장 후 현미경 분석 (100x)

자주 묻는 질문
질문: 몰입 틴은 납 없는 틴과 납 틴 용접제와 함께 사용할 수 있습니까?
A: 예, 그러나 납 없는 (Sn-Ag-Cu) 용접 용액에 최적화 되어 있습니다. 주황 납 용접 용액은 금속 간 반응으로 인해 주황 콧수염을 유발할 수 있으므로 납 없는 용액이 좋습니다.

질문: 침수 틴과 호환되는 최소 흔적 폭은 무엇입니까?
A: 50μm (0.002") 흔적은 안정적으로 작동하지만 단회로를 방지하기 위해 흔적과 패드 사이의 0.1mm 클리어먼트를 보장합니다.

Q: 침수 틴이 고주파 신호 무결성에 영향을 미치나요?
A: No·그 얇고 균일한 층은 임피던스에 최소한의 영향을 미친다 (50Ω 흔적의 ≤1% 변동), 10GHz+ 설계에 적합합니다.

질문: 침수 틴은 야외에서 어떻게 사용되나요?
A: 보호된 야외 장치 (예: 야외 LED 드라이버) 에 적합하지만 비 / 소금 스프레이에 직접 노출되기 위해 합동 코팅이 필요합니다.

질문: 융통성 PCB에 몰입 틴을 사용할 수 있습니까?
A: 예 1.5~2.0μm 진 두께와 구형 패드 코너로 굽는 동안 균열을 저항합니다.

결론
몰입 틴 마무리 현대 PCB 설계, 특히 얇은 피치 구성 요소를위한 평면성, 용접성 및 비용 효율성의 매력적인 혼합물을 제공합니다.디자인 최선 사례를 따라, 간격 및 재료 호환성 엔지니어들은 자동차, 소비자 및 산업용 애플리케이션에서 신뢰성을 보장하여 그 한계를 완화 할 수 있습니다.

극단적인 환경 (ENIG가 우수한 곳) 또는 초저가 설계 (HASL가 지배하는 곳) 에 이상적이지 않지만, 몰입 틴은 높은 밀도를 가능하게 해주는 중요한 균형을 이룬다.오늘날 기술에 필요한 고성능 PCB신중한 디자인과 조작으로 성능과 가치를 동시에 제공하는 완성도입니다.