تشطيبات سطح لوحة الدائرة المطبوعة: المزايا والعيوب

يدرك أي شخص يشارك في صناعة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) أن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور لها تشطيبات نحاسية على سطحها. إذا تُركت بدون حماية ، فسوف يتأكسد النحاس ويتلف ، مما يجعل لوحة الدائرة غير قابلة للاستخدام. يشكل إنهاء السطح واجهة حاسمة بين المكون وثنائي الفينيل متعدد الكلور. للطلاء وظيفتان أساسيتان ، لحماية الدوائر النحاسية المكشوفة وتوفير سطح قابل للحام عند تجميع (لحام) المكونات على لوحة الدوائر المطبوعة.

 

كانت تسوية اللحام بالهواء الساخن (HASL) هي الطريقة المجربة والحقيقية لتقديم نتائج تجميع متسقة. ومع ذلك ، فإن التعقيد المتزايد باستمرار للدائرة وكثافة المكونات قد وسعت قدرات أنظمة تسوية اللحام الأفقية إلى حدودها.

 

نظرًا لأن الملاعب المكونة أصبحت أدق وأصبحت الحاجة إلى طلاء رقيق أكبر ، فقد مثل HASL قيودًا على العمليات لمصنعي ثنائي الفينيل متعدد الكلور. كبديل لـ HASL ، كانت الطلاءات البديلة موجودة منذ عدة سنوات ، سواء في عمليات التحليل الكهربائي أو الغمر.

HASL / خالي من الرصاص HASL

HASL هو تشطيب السطح السائد المستخدم في الصناعة. تتكون العملية من غمر لوحات الدوائر في وعاء منصهر من سبيكة من القصدير / الرصاص ثم إزالة اللحام الزائد باستخدام “سكاكين الهواء” ، التي تنفخ الهواء الساخن عبر سطح اللوحة.

 

تتمثل إحدى الفوائد غير المقصودة لعملية HASL في أنها ستعرض ثنائي الفينيل متعدد الكلور لدرجات حرارة تصل إلى 265 درجة مئوية والتي ستحدد أي مشكلات محتملة في إزالة الطبقات قبل أن يتم إرفاق أي مكونات باهظة الثمن باللوحة.

 

مزايا:

منخفض الكلفة

على نطاق واسع

قابلة لإعادة العمل

مدة صلاحية ممتازة

سلبيات:

الأسطح غير المستوية

ليس جيدًا للخطوة الجيدة

يحتوي على الرصاص (HASL)

صدمة حرارية

تجسير اللحام

PTH مسدود أو مخفض (مطلي من خلال ثقوب)

 

غمر القصدير

وفقًا لـ IPC ، فإن رابطة ربط صناعة الإلكترونيات ، إن غمر القصدير (ISn) عبارة عن صفيحة معدنية يتم ترسيبها بواسطة تفاعل إزاحة كيميائية يتم تطبيقها مباشرة على الأساس المعدني للوحة الدائرة ، أي النحاس. يحمي ISn النحاس الأساسي من الأكسدة على مدى العمر الافتراضي المقصود.

 

ومع ذلك ، فإن النحاس والقصدير لهما صلة قوية ببعضهما البعض. سيحدث انتشار معدن في الآخر بشكل حتمي ، مما يؤثر بشكل مباشر على العمر الافتراضي للودائع وأداء الصفيحة. تم وصف الآثار السلبية لنمو شعيرات القصدير جيدًا في الأدبيات ذات الصلة بالصناعة وموضوعات العديد من الأوراق المنشورة.

 

مزايا:

سطح مستو

لا Pb

قابلة لإعادة العمل

أفضل خيار للضغط على إدخال دبوس مناسب

سلبيات:

من السهل أن تسبب الضرر في التعامل

تستخدم العملية مادة مسرطنة (ثيوريا)

يمكن أن يتآكل القصدير المكشوف عند التجميع النهائي

شعيرات القصدير

ليس جيدًا لعمليات إعادة التدفق / التجميع المتعددة

من الصعب قياس السماكة

 

OSP / Entek

يحافظ OSP (مادة حافظة لقابلية اللحام العضوية) أو مضاد للتلطيخ على سطح النحاس من الأكسدة عن طريق وضع طبقة واقية رقيقة جدًا من المواد فوق النحاس المكشوف عادةً باستخدام عملية ناقل.

 

يستخدم مركبًا عضويًا مائيًا يرتبط بشكل انتقائي بالنحاس ويوفر طبقة عضوية معدنية تحمي النحاس قبل اللحام. كما أنها خضراء للغاية من الناحية البيئية مقارنة بالتشطيبات الأخرى الخالية من الرصاص ، والتي تعاني إما من كونها أكثر سمية أو استهلاك طاقة أعلى بشكل كبير.

مزايا:

سطح مستو

لا Pb

عملية بسيطة

قابلة لإعادة العمل

فعاله من حيث التكلفه

سلبيات:

لا توجد طريقة لقياس السماكة

ليس جيدًا لـ PTH (مطلي من خلال الثقوب)

مدة الصلاحية القصيرة

يمكن أن تسبب مشاكل تكنولوجيا المعلومات والاتصالات

مكشوف النحاس في التجميع النهائي

التعامل مع الحساسية

 

الذهب الغمر النيكل غير الكهربائي (ENIG)

ENIG عبارة عن طلاء معدني من طبقتين من 2-8 μin Au فوق 120-240 μin Ni. النيكل هو الحاجز أمام النحاس وهو السطح الذي يتم لحام المكونات به بالفعل. يحمي الذهب النيكل أثناء التخزين ويوفر أيضًا مقاومة التلامس المنخفضة المطلوبة لرواسب الذهب الرقيقة. يمكن القول إن ENIG هي الآن أكثر عمليات التشطيب استخدامًا في صناعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور نظرًا لنمو وتنفيذ لائحة RoHs.

 

مزايا:

سطح مستو

لا Pb

جيد لـ PTH (مطلي من خلال الثقوب)

صلاحية طويلة

سلبيات:

مكلفة

لا يمكن إعادة العمل

وسادة سوداء / نيكل أسود

الضرر من ET

فقدان الإشارة (RF)

عملية معقدة

 

الذهب الغمر بالنيكل والبلاديوم غير الكهربائي (ENEPIG)

ENEPIG ، الوافد الجديد نسبيًا إلى عالم التشطيبات للوحة الدائرة الكهربائية ، ظهر لأول مرة في السوق في أواخر التسعينيات. يوفر هذا الطلاء المعدني المكون من ثلاث طبقات من النيكل والبلاديوم والذهب خيارًا لا مثيل له: إنه قابل للربط. فشل أول صدع لـ ENEPIG في معالجة سطح لوحة الدوائر المطبوعة مع التصنيع بسبب طبقة البلاديوم عالية التكلفة للغاية وانخفاض الطلب على الاستخدام.

 

لم تكن الحاجة إلى خط تصنيع منفصل تقبلاً لهذه الأسباب نفسها. في الآونة الأخيرة ، عادت ENEPIG لأن القدرة على تلبية احتياجات الموثوقية والتعبئة والتغليف ومعايير RoHS هي ميزة إضافية مع هذه النهاية. إنه مثالي للتطبيقات عالية التردد حيث يكون التباعد محدودًا.

 

بالمقارنة مع التشطيبات الأربعة الأخرى ، ENIG ، خالية من الرصاص ، الفضة الغاطسة و OSP ، تتفوق ENEPIG على مستوى التآكل بعد التجميع.

مزايا:

سطح مستو للغاية

لا يوجد محتوى الرصاص

متعدد الدورات الجمعية

وصلات لحام ممتازة

سلك بوندابل

لا توجد مخاطر تآكل

12 شهرًا أو مدة صلاحية أكبر

لا يوجد خطر الوسادة السوداء

سلبيات:

لا يزال أكثر تكلفة إلى حد ما

قابلة لإعادة العمل مع بعض القيود

حدود المعالجة

 

الذهب – الذهب الصلب

يتكون الذهب الكهربي الصلب من طبقة مطلية بالذهب فوق طبقة حاجزة من النيكل. الذهب الصلب متين للغاية ، ويتم استخدامه بشكل شائع في المناطق عالية التآكل مثل أصابع الموصلات الطرفية ولوحات المفاتيح.

 

على عكس ENIG ، يمكن أن يختلف سمكها من خلال التحكم في مدة دورة الطلاء ، على الرغم من أن القيم الدنيا النموذجية للأصابع هي 30 ميكرون من الذهب فوق 100 ميكرومتر من النيكل للفئة 1 والفئة 2 ، و 50 ميكرون من الذهب فوق 100 ميكرون نيكل للفئة 3.

 

لا يتم تطبيق الذهب الصلب بشكل عام على المناطق القابلة للحام ، بسبب تكلفته العالية وقابلية لحامه الضعيفة نسبيًا. الحد الأقصى للسمك الذي يعتبره IPC قابلاً للحام هو 17.8 μin ، لذلك إذا كان يجب استخدام هذا النوع من الذهب على الأسطح المراد لحامها ، فيجب أن تكون السماكة الاسمية الموصى بها حوالي 5-10 μin.

 

مزايا:

سطح صلب ودائم

لا Pb

صلاحية طويلة

سلبيات:

غالي جدا

معالجة إضافية / كثيفة العمالة

استخدام المقاومة / الشريط

الطلاء / القضبان الحافلة المطلوبة

الترسيم

صعوبة في التشطيبات السطحية الأخرى

يمكن أن يؤدي تقويض النقش إلى التقشير / التقشر

غير قابل للحام فوق 17 ميكرون

لا يقوم الإنهاء بتغليف الجدران الجانبية للتتبع بشكل كامل ، باستثناء مناطق الأصابع

 

استنتاج

من المهم تحديد تشطيب السطح المناسب لمشروعك من خلال النظر في الخيارات المختلفة مع مراعاة متطلبات الأداء وتكاليف المواد.

 

على سبيل المثال ، إذا كنت تبحث عن أقل تكلفة ، فقد يبدو Tin-Lead HASL خيارًا جيدًا ، لكنه غير مناسب للمنتجات المتوافقة مع RoHS. إذا كان منتجك يحتاج إلى RoHS ، فيمكنك التفكير في HASL الخالي من الرصاص. هذا فقط في حالة عدم وجود مكونات طبقة صوت دقيقة ، حيث لا يمكن تطبيق LFHASL بشكل مسطح تمامًا. إذا كان التصميم الخاص بك يحتاج إلى أن يكون متوافقًا مع RoHS ويستخدم مكونات دقيقة ، فستحتاج إلى تحديد تشطيب مسطح وخالي من الرصاص ، مثل Immersion Silver أو ENIG. ضع في اعتبارك أن القيام بذلك سوف يستلزم استخدام صفح بدرجة حرارة عالية أكثر تكلفة.

 

غير متأكد مما سوف تحتاجه؟ تشاور مع صانع ثنائي الفينيل متعدد الكلور قبل أن تقوم بالاختيار. سيضمن ذلك أن الجمع بين تشطيب السطح والمواد سيؤدي إلى تصميم عالي العائد وفعال من حيث التكلفة يعمل كما هو متوقع.

 

لمزيد من المعلومات حول التشطيبات السطحية للوحة الدائرة ، تحقق من منشورات المدونة الخاصة بنا حول سبب وجوب خبز OSP

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية