راهنمای کامل تکمیل سطح PCB: OSP، HASL، ENIG

PCB ها در طیف گسترده ای از دستگاه های الکترونیکی از جمله رایانه ها، تلفن های هوشمند و سایر تجهیزات دیجیتال استفاده می شوند. آنها در همه جا حاضر شده اند زیرا قابلیت اطمینان بالایی را با هزینه کم ارائه می دهند. با این حال، روش‌های مختلفی برای پردازش سطح PCB قبل از مونتاژ شدن با سایر اجزا در یک دستگاه الکترونیکی وجود دارد. کدام را باید انتخاب کنید؟ این راهنما اطلاعاتی را در مورد سه پوشش معمولی سطح PCB ارائه می دهد: OSP (نگهدارنده لحیم کاری ارگانیک)، HASL (تراز کردن لحیم کاری با هوای گرم)، و ENIG (طلای غوطه وری نیکل بدون الکترو).

مزایای

بدون سرب

OCB یک فرآیند بدون سرب است بنابراین نسبت به HASL سنتی سازگارتر با محیط زیست است.

هزینه

OSP می تواند با هزینه بسیار پایین تری سطوح PCB را پردازش کند. این به این دلیل است که به مواد کمتری برای خیساندن و شستشو هنگام اتمام سطح PCB نیاز دارد. این امر همچنین هزینه های دفع زباله را کاهش می دهد. اگر در حال حاضر از خمیر لحیم کاری بدون سرب (که حجم کمتری نسبت به خمیرهای لحیم کاری استاندارد دارد) استفاده می کنید.

سطوح تخت پی سی بی

OSP دارای سطوح بسیار مسطح pcb است که می تواند هنگام کار با قطعاتی که دارای تلرانس تنگ هستند مفید باشد. صاف بودن روکش HASL ممکن است در این مورد مشکلاتی ایجاد کند زیرا احتمال بیشتری دارد که زباله ها را از هوا جمع کند و خمیر لحیم کاری را به دام بیندازد.

فرآیند ساده

OSP یک فرآیند ساده PCB Surface Finishes را ارائه می دهد که حفظ و کنترل کیفیت هر برد را بسیار آسان تر می کند. اگر به مقادیر زیاد نیاز دارید یا تحمل بسیار کمی دارید، این یک مزیت است. OSP با فینیش‌های سطح PCB کار می‌کند، زیرا ناهماهنگی‌های جزئی در ماسک‌های لحیم کاری می‌تواند باعث ایجاد مشکل شود.

قابل تعمیر

فرآیند OSP قابل تعمیر است، به این معنی که اگر به پایان روی برد آسیب وارد کنید. یا اگر برای رفع مشکل لحیم کاری نیاز به حذف آن دارید. راهی برای جدا کردن آن و تعویض آن بدون نیاز به دور انداختن کل PCB وجود دارد.

معایب

محدود به انطباق با RoHS

OSP فقط برای موادی که فاقد سرب، کادمیوم و جیوه هستند سازگار است. این به این معنی است که نمی توان آن را با اجزای غیر RoHS یا بردهای ساخته شده از انواع دیگر فلزات استفاده کرد. به همین دلیل، OSP نمی تواند هر دو HASL و ENIG را در همه شرایط جایگزین کند.

اثرات زیست محیطی

اگرچه OSP یک فرآیند بدون سرب است، اما نیاز به استفاده از حلال هایی دارد که اثرات زیست محیطی خاص خود را دارند که باید در نظر گرفته شوند. مراحل تمیز کردن نیز باعث تولید فاضلاب می شود. بنابراین در صورت نیاز به حجم زیاد، ممکن است همچنان نگرانی در مورد تأثیر آن بر محیط زیست وجود داشته باشد.

حساس

OSP به اثرات گرما در طول زمان حساس است. این بدان معنی است که اگر بردها در مناطقی با دمای بالاتر قرار دارند ممکن است نیاز به یک فرآیند دوباره کاری داشته باشد. این می تواند به معنای هزینه ها و منابع اضافی برای کسب و کار شما باشد.

ماندگاری کوتاه

OSP یک پوشش مبتنی بر آب است، به این معنی که ماندگاری محدودی دارد. اگر در ظرف باز گذاشته شود معمولاً فقط برای دو ماه مفید است و در اثر قرار گرفتن در معرض رطوبت یا رطوبت به مرور زمان از بین می رود.

مزایای

کم هزینه

HASL یک فرآیند کم هزینه است که می تواند به سرعت و به راحتی تکمیل شود. این روش به مراحل کمتری نسبت به سایر پرداخت‌های سطح pcb نیاز دارد و آن را برای کاربردهای با حجم کمتر مورد نیاز بسیاری از سازندگان قطعات، به‌ویژه در دوره‌های تولید کوچک‌تر، ایده‌آل می‌کند. HASL اغلب بدون سرب در دسترس است که به خودی خود یک مزیت است.

قابل تعمیر

HASL حداقل حفاظت را از پایه مسی برد مدار شما ارائه می دهد. با این حال، اگر آسیب پس از تکمیل فرآیند HASL رخ دهد، می توان آن را به سرعت و به راحتی برطرف کرد.

رهبری رایگان

HASL در نسخه های بدون سرب موجود است که با دستورالعمل RoHS مطابقت دارد. این بدان معناست که برخلاف گزینه‌های OSP، می‌توان از آن برای همه انواع قطعات از جمله قطعاتی که از مواد یا فلزات غیر RoHS ساخته شده‌اند استفاده کرد. HASL بدون سرب عاری از سرب، کادمیوم و جیوه است.

فرآیند ساده

HASL یک روش تولید ساده را ارائه می‌کند که برای حجم‌های کوچک‌تر یا جاهایی که تلرانس‌های محدود مورد نیاز است، ایده‌آل است. سادگی این روش کنترل سطوح کیفیت را آسان می کند، به این معنی که نیازی به نگرانی در مورد تغییرات ضخامت لحیم کاری در تخته های مختلف ندارید.

در چندین پرداخت موجود است

HASL در چندین درجه مختلف موجود است که هر کدام مزایای خاص خود را دارند. قلع/سرب خالص کمترین نقطه ذوب 269 درجه سانتیگراد را دارد، اما به مراحل تمیز کردن بیشتری نیز نیاز دارد تا مواد اضافی پس از لحیم کاری حذف شود. HASL Sn-Cu نقطه ذوب بالاتر 227 درجه سانتیگراد را ارائه می دهد. این بدان معنی است که شانس کمتری برای لایه برداری وجود دارد. HASL با ENIG بالاترین دمای لحیم کاری را ارائه می دهد که آن را برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا ایده آل می کند.

معایب

ماندگاری کوتاه

HASL به دلیل قرار گرفتن در معرض رطوبت و رطوبت در طول زمان، ماندگاری کوتاهی در حدود شش ماه در ظرف باز دارد. به ویژه پس از هر مرحله در فرآیند لحیم کاری به این امر حساس است.

اثرات زیست محیطی

HASL یک پرداخت مبتنی بر سرب است که به این معنی است که با تمام استانداردهای زیست محیطی، به ویژه استانداردهایی که بر اساس انطباق RoHS هستند، مطابقت ندارد، زیرا HASL این الزامات را بدون فرآیندهای آبکاری اضافی برآورده نمی کند. این می تواند منجر به امتناع مشتریان از خرید محصولات از شما شود، در صورتی که تمایلی به قبول خطر مشکلات احتمالی عدم انطباق نداشته باشند.

قرارگیری در معرض سرب

HASL یک پرداخت مبتنی بر سرب است که به این معنی است که با تمام استانداردهای زیست محیطی، به ویژه استانداردهایی که بر اساس انطباق RoHS هستند، مطابقت ندارد، زیرا HASL این الزامات را بدون فرآیندهای آبکاری اضافی برآورده نمی کند. این می تواند منجر به امتناع مشتریان از خرید محصولات از شما شود، در صورتی که تمایلی به قبول خطر مشکلات احتمالی عدم انطباق نداشته باشند.

شوک حرارتی

HASL بیشترین شوک حرارتی را در بین هر سطحی ایجاد می کند، به این معنی که بیشتر مستعد لایه برداری است. ترکیبی از مواد شیمیایی مورد استفاده در این فرآیند نیاز به دمای بالا در حین لحیم کاری دارد و همچنین منجر به یک تخته داغ می شود که می تواند به سرعت با آب یا هوا خنک شود.

خیس شدن ضعیف

HASL خاصیت مرطوب کنندگی ضعیفی دارد، به این معنی که برای استفاده با آلومینیوم یا سایر فلزات غیر آهنی مناسب نیست. این می تواند هزینه و پیچیدگی طرح های شما را افزایش دهد زیرا باید نحوه تعامل مواد مختلف در طول عملیات لحیم کاری را در نظر بگیرید.

مزایای

سطوح صاف

ENIG سطحی از مسطح بودن را ارائه می دهد که می تواند برای اجزای با تلورانس کم مفید باشد. سطوح صاف pcb همچنین ممکن است به جلوگیری از مشکلات در این مورد به دلیل خطر بالای گیر افتادن خمیر لحیم روی تخته‌های HASL کمک کند، که توسط آزمایش‌های دانشگاه استنفورد و MIT ثابت شده است.

طولانی مدت

هنگامی که صحبت از محافظت PCB ها در برابر خوردگی می شود، ENIG یک مزیت قابل توجه نسبت به سایر عملیات های سطحی ارائه می دهد، زیرا لایه طلا بسیار نازک است و برخلاف تکنیک های آندایزینگ سنتی که می تواند پس از استفاده زیاد از بین برود، بسیار نازک است و نیازی به کار مجدد یا تعویض ندارد. عملکرد ENIG نیز در طول زمان با ایجاد چسبندگی بین لایه‌های نیکل و طلا افزایش می‌یابد.
لایه طلایی ENIG چسبندگی بیشتری را برای قطعات فراهم می کند، که اگر از قطعات حساس به گرما یا نقطه ذوب پایین استفاده می کنید، آن را ایده آل می کند. لحیم کاری اضافی همچنین می تواند به مسائل مربوط به مدیریت حرارتی در طول فرآیندهای لحیم کاری با جریان مجدد کمک کند، زیرا استفاده از ENIG باعث کاهش تاب خوردگی ناشی از زمان گرمایش بیش از حد در مقایسه با HASL می شود.

بدون سرب

ENIG بدون سرب سازگار است، به این معنی که می توان از آن برای پروژه هایی استفاده کرد که مشمول انطباق با RoHS هستند. این ممکن است به شما کمک کند از هزینه های اضافی جلوگیری کنید. به خصوص اگر قطعات یا بردهای مدار شما به منظور رعایت قوانین زیست محیطی نیاز به بازسازی گران قیمت دارند.

برای PTH خوب است

از آنجایی که ENIG یک ماده ضخیم و مسطح است که می تواند به طور انبوه برای کل تخته استفاده شود، فرآیند آبکاری سوراخ ها را مقرون به صرفه تر می کند.

قابلیت لحیم کاری را در طول ذخیره سازی حفظ می کند

مقاومت ENIG در برابر رطوبت به این معنی است که قطعات در شرایطی که قبل از استفاده در شرایط مرطوب نگهداری می شوند کمتر دچار خوردگی یا لایه لایه شدن می شوند. این می تواند کیفیت و ثبات را در سراسر مدارهای تولیدی شما افزایش دهد. این بدان معناست که شما زمان بیشتری برای تمرکز بر سایر جنبه های فرآیند طراحی دارید. بدون نگرانی در مورد خطاهای بالقوه پرهزینه ناشی از آسیب آب.

معایب

قابل اشتعال

اگر PCB به درستی طراحی نشده باشد، ENIG ممکن است لایه‌هایی را که قابل اشتعال هستند یا بخارات سمی آزاد می‌کنند، در معرض دید قرار دهد. به همین دلیل مهم است که PCB های خود را قبل از استفاده توسط یک متخصص بازرسی کنید.

پیوند ضعیف تر برای قطعات

لایه طلایی ENIG می تواند نازک تر از سایر سطوح پی سی بی باشد. این به این معنی است که لحیم کاری کمتری در اطراف پدهای قطعات ایجاد می شود. این امر مسائل مربوط به مدیریت حرارتی را در طول فرآیندهای لحیم کاری مجدد کاهش می دهد. احتمال اینکه قطعات پس از لحیم کاری از روی تخته ها بیفتند یا شل شوند بیشتر است.

نیاز به نصب حرفه ای دارد

ENIG یک سطح پی سی بی است که به آموزش و تخصص پیشرفته نیاز دارد تا بتوان آن را به درستی اجرا کرد. این بدان معنی است که شما نمی توانید ENIG را خودتان نصب کنید. اگر PCB های شما به دلیل مشکلات کیفی نیاز به بازسازی گران قیمت داشته باشند، این می تواند منجر به هزینه های اضافی شود.

به مواد خاصی نیاز دارد

ENIG نیاز به استفاده از نیکل با روکش طلا دارد و اگر به مرور زمان فرسوده شود، جایگزینی آن گران است. همچنین برای اینکه تخته ها مقاومت در برابر خوردگی خود را حفظ کنند، نیاز به استفاده از پاک کننده مخصوص دارد. پس از لحیم کاری آنها، که ممکن است هزینه های اضافی را به فرآیند تولید شما اضافه کند.

سیلندرینگ

توانایی یک فلز یا آلیاژ برای ایجاد اتصال جامد با لحیم کاری. یک اتصال لحیم شده با استفاده از یک لایه نازک خمیر مایع (شار) روی ناحیه ای که دو سطح فلزی به هم متصل می شوند، تشکیل می شود. سپس قطعات بسیار کوچک لحیم کاری را روی خمیر قرار دهید. هنگامی که گرم می شود، خمیر مایع ذوب می شود و سطوح در حال اتصال را با یک لایه نازک از لحیم مذاب می پوشاند. که می تواند به هر ناحیه ای که در هر دو سطح یا بین دو سطح بی نظمی وجود دارد جریان یابد.

پرداخت سطح

خصوصیات فیزیکی یک ماده فراتر از ترکیب شیمیایی آن است. به عنوان مثال، بیشتر فلزات دارای رنگ های خاصی مانند نقره ای یا طلایی هستند. بنابراین، پرداخت سطح عامل مهمی در تعیین ظاهر یک جسم فلزی است.

قابلیت اطمینان بالا با هزینه کم

این کلید برای پرداخت سطح PCB است زیرا ارتباط بهتری بین قطعه و PCB فراهم می کند. این همان چیزی است که شما برای دستگاه های الکترونیکی خود می خواهید. از آنجایی که ماندگاری بیشتری دارد و نسبت به تخته بدون روکش یا بد کاری شده موثرتر خواهد بود.