PCB digunakan dalam pelbagai jenis peranti elektronik, termasuk komputer, telefon pintar dan peralatan digital lain. Mereka telah menjadi di mana-mana kerana mereka menawarkan kebolehpercayaan yang tinggi pada kos yang rendah. Walau bagaimanapun, terdapat banyak cara yang berbeza untuk merawat permukaan PCB sebelum ia dipasang dengan komponen lain ke dalam peranti elektronik. Mana satu patut anda pilih? Panduan ini akan memberikan maklumat tentang tiga kemasan permukaan PCB biasa: OSP (pengawet kebolehpaterian organik), HASL (perataan pateri udara panas) dan ENIG (emas rendaman nikel tanpa elektro).
Mengapa kemasan permukaan PCB penting?
Kemasan permukaan PCB adalah antara muka penting antara komponen dan PCB. Dua fungsi utama penamat adalah untuk melindungi pendawaian kuprum terdedah dan menawarkan permukaan yang boleh dipateri untuk menyambung (memateri) komponen pada papan litar bercetak.
Apakah kemasan permukaan pcb?
Proses menggunakan lapisan permukaan PCB pada PCB dikenali sebagai kemasan permukaan PCB. Objektif kemasan permukaan PCB adalah untuk menjamin bahawa PCB mempunyai sifat pematerian dan elektrik yang baik. Terdapat pelbagai jenis rawatan permukaan papan litar bercetak yang tersedia. Rawatan Permukaan PCB ialah proses berbilang peringkat yang merangkumi langkah-langkah berikut:
- Rawatan kimia terhadap etsa kimia atau penggilap elektro
- Salutan organik diikuti dengan membakar pada suhu tinggi
- Penyaduran nikel tanpa elektro kationik dan penukaran kimia kepada aloi permukaan Ni/Sn
- Salutan aluminium oksida (Al-oksida) anodik
- Salutan organik diikuti dengan membakar pada suhu tinggi seperti dalam langkah C.
Apa itu OSP?
Kuprum secara berterusan dioksidakan oleh udara, yang menyebabkan ia berubah warna dan rapuh. Anti-pengoksidaan mengekalkan kemasan permukaan pcb daripada kakisan dengan membentuk lapisan pelindung bahan yang sangat nipis di atas kuprum terdedah, biasanya pada sistem penghantar.
Ia diperbuat daripada sebatian organik berasaskan air yang mengikat kuprum dan mencipta lapisan organologam yang melindungi kuprum sebelum pematerian. Ia juga jauh lebih mesra alam daripada kemasan bebas plumbum standard, yang sama ada lebih berbahaya atau memerlukan lebih banyak penggunaan tenaga.
Kelebihan dan Kekurangan OSP
kelebihan
Bebas plumbum
OCB ialah proses tanpa plumbum jadi ia lebih mesra alam berbanding HASL tradisional.
kos
OSP boleh merawat kemasan permukaan pcb dengan kos yang jauh lebih rendah. Ini kerana ia memerlukan lebih sedikit bahan untuk direndam dan dibilas apabila permukaan pcb selesai. Ini juga mengurangkan kos pelupusan sisa. Jika anda sudah menggunakan pes pateri tanpa plumbum (yang mempunyai volum lebih rendah daripada pes pateri standard)
Kemasan permukaan pcb rata
OSP mempunyai kemasan permukaan pcb yang sangat rata, yang boleh memberi manfaat apabila bekerja dengan komponen yang mempunyai toleransi yang ketat. Kelancaran kemasan HASL boleh menyebabkan masalah dalam kes ini kerana ia lebih berkemungkinan untuk mengambil serpihan daripada udara dan memerangkap pes pateri.
Proses mudah
OSP menawarkan proses Kemasan Permukaan PCB yang mudah, yang menjadikannya lebih mudah untuk mengekalkan dan mengawal kualiti setiap papan. Ini adalah kelebihan jika anda memerlukan kuantiti yang banyak atau mempunyai toleransi yang sangat ketat. OSP mengendalikan Kemasan Permukaan PCB kerana ketidakkonsistenan kecil dalam topeng pateri boleh menyebabkan masalah.
Boleh dibaiki
Proses OSP boleh dibaiki, yang bermaksud jika anda merosakkan kemasan pada papan. Atau jika anda perlu mengeluarkannya untuk menyelesaikan masalah pematerian. Terdapat cara untuk mengeluarkannya dan menggantikannya tanpa perlu membuang keseluruhan PCB.
Kekurangan
Terhad kepada pematuhan RoHS
OSP hanya mematuhi bahan yang bebas daripada plumbum, kadmium dan merkuri. Ini bermakna ia tidak boleh digunakan dengan mana-mana komponen atau papan bukan RoHS yang diperbuat daripada jenis logam lain. Atas sebab ini, OSP tidak boleh menggantikan kedua-dua HASL dan ENIG dalam semua situasi.
Kesan alam sekitar
Walaupun OSP adalah proses tanpa plumbum, ia memerlukan penggunaan pelarut yang mempunyai kesan alam sekitar tersendiri yang perlu diambil kira. Langkah pembersihan juga menghasilkan air sisa. Jadi mungkin masih terdapat kebimbangan tentang kesannya terhadap alam sekitar jika jumlah yang besar diperlukan.
Sensitif
OSP sensitif terhadap kesan haba dari semasa ke semasa. Ini bermakna ia mungkin memerlukan proses kerja semula jika papan terletak di kawasan yang mempunyai suhu yang lebih tinggi. Ini boleh bermakna kos dan sumber tambahan untuk perniagaan anda.
Jangka hayat yang pendek
OSP adalah kemasan berasaskan air, yang bermaksud ia mempunyai jangka hayat yang terhad. Ia biasanya hanya baik untuk sekitar dua bulan jika dibiarkan dalam bekas terbuka dan boleh rosak akibat pendedahan kepada kelembapan atau kelembapan dari semasa ke semasa.
Apakah HASL?
Kebanyakan kemasan permukaan pcb disiapkan dengan HASL, yang bermaksud cucian jeruk asid panas. Kaedah ini memerlukan menenggelamkan papan litar dalam aloi timah/plumbum cair dan kemudian mengeluarkan pateri tambahan menggunakan 'pisau udara,' yang meletupkan udara panas merentasi kemasan permukaan pcb. HASL selalunya tersedia tanpa plumbum yang merupakan kelebihan tersendiri.
Kaedah HASL, berdasarkan rawatan haba melampaunya, mendedahkan PCB kepada suhu yang lebih tinggi pada lekatan basah awal yang paling rendah daripada kemasan lain, ia mempunyai 265°C, membolehkan pengesanan sebarang kebimbangan delaminasi sebelum penggunaan komponen yang mahal.
Kelebihan dan Kekurangan HASL
kelebihan
Kos rendah
HASL ialah proses kos rendah yang boleh diselesaikan dengan cepat dan mudah. Kaedah ini memerlukan langkah yang lebih sedikit daripada kemasan permukaan pcb lain menjadikannya sesuai untuk aplikasi volum rendah yang diperlukan oleh banyak pengeluar komponen, terutamanya dalam pengeluaran yang lebih kecil. HASL selalunya tersedia tanpa plumbum yang merupakan kelebihan tersendiri.
Boleh dibaiki
HASL menawarkan perlindungan minimum pada asas tembaga papan litar anda. Walau bagaimanapun, jika kerosakan berlaku selepas proses HASL selesai, ia boleh diperbaiki dengan cepat dan mudah.
Bebas plumbum
HASL tersedia dalam versi bebas plumbum, yang mematuhi arahan RoHS. Ini bermakna ia boleh digunakan untuk semua jenis komponen termasuk yang diperbuat daripada bahan atau logam bukan RoHS, tidak seperti pilihan OSP. HASL tanpa plumbum adalah bebas daripada plumbum, kadmium dan merkuri.
Proses mudah
HASL menawarkan metodologi pengeluaran mudah yang sesuai untuk volum yang lebih kecil atau di mana toleransi yang ketat diperlukan. Kesederhanaan kaedah menjadikannya mudah untuk mengawal tahap kualiti yang bermakna anda tidak perlu risau tentang variasi ketebalan pateri pada papan yang berbeza.
Tersedia dalam pelbagai kemasan
HASL boleh didapati dalam beberapa gred berbeza, masing-masing mempunyai faedahnya sendiri. Timah/Plumbum Tulen mempunyai takat lebur terendah iaitu 269°C tetapi juga memerlukan lebih banyak langkah pembersihan untuk mengeluarkan bahan berlebihan selepas pematerian. HASL Sn-Cu menawarkan takat lebur yang lebih tinggi iaitu 227°C. Ini bermakna terdapat lebih sedikit peluang untuk delaminasi. HASL dengan ENIG menawarkan suhu pematerian tertinggi, yang menjadikannya sesuai untuk aplikasi kebolehpercayaan tinggi.
Kekurangan
Jangka hayat yang pendek
HASL mempunyai jangka hayat yang singkat sekitar enam bulan dalam bekas terbuka kerana pendedahannya kepada kelembapan dan kelembapan dari semasa ke semasa. Ia amat sensitif terhadap perkara ini selepas setiap langkah dalam proses pematerian.
Kesan alam sekitar
HASL ialah kemasan berasaskan plumbum yang bermaksud ia tidak mematuhi semua piawaian alam sekitar, terutamanya yang berdasarkan pematuhan RoHS kerana HASL tidak memenuhi keperluan ini tanpa proses penyaduran tambahan. Ini boleh menyebabkan pelanggan enggan membeli produk daripada anda jika mereka tidak bersedia untuk mengambil risiko isu ketidakpatuhan yang berpotensi.
Pendedahan plumbum
HASL ialah kemasan berasaskan plumbum yang bermaksud ia tidak mematuhi semua piawaian alam sekitar, terutamanya yang berdasarkan pematuhan RoHS kerana HASL tidak memenuhi keperluan ini tanpa proses penyaduran tambahan. Ini boleh menyebabkan pelanggan enggan membeli produk daripada anda jika mereka tidak bersedia untuk mengambil risiko isu ketidakpatuhan yang berpotensi.
Kejutan Termal
HASL menghasilkan kejutan haba paling banyak daripada sebarang kemasan permukaan, yang bermaksud ia lebih mudah terdedah kepada delaminasi. Gabungan bahan kimia yang digunakan dalam proses memerlukan suhu yang tinggi semasa pematerian dan juga menghasilkan papan panas yang boleh disejukkan dengan cepat dengan air atau udara.
Pembasahan yang lemah
HASL mempunyai sifat pembasahan yang lemah, yang bermaksud ia tidak sesuai untuk digunakan dengan aluminium atau logam bukan ferus lain. Ini boleh meningkatkan kos dan kerumitan reka bentuk anda kerana anda perlu mempertimbangkan cara bahan yang berbeza berinteraksi semasa operasi pematerian.
Apa itu ENIG?
GOLF METAL ialah kemasan permukaan pcb yang menggabungkan rintangan kakisan aluminium anod dengan pengilat dan kilauan logam semula jadi. Ia mempunyai cangkang nikel di atas lapisan bawah tembaga, yang bertindak sebagai penghalang untuk melindungi daripada pengoksidaan dan sasaran pateri untuk komponen diikat. Semasa penyimpanan, lapisan emas digunakan pada nikel. ENIG ialah penyelesaian kepada trend industri besar seperti peraturan bebas plumbum. Peningkatan komponen permukaan yang rumit (terutamanya BGA dan cip flip), yang memerlukan permukaan rata.
Perlu diingat bahawa ZENIG tidak melindungi daripada kakisan akibat serangan berasaskan ionik. Dalam kebanyakan kes, aloi jenis ini memerlukan pembersihan dan penyelenggaraan yang lebih kerap daripada kebanyakan logam kerana kesukaran untuk mengekalkan penghalang lembapan antara lapisan emas dan nikel.
Kelebihan dan Kekurangan ENIG
kelebihan
Permukaan rata
ENIG menawarkan tahap kerataan yang boleh memberi manfaat untuk komponen dengan toleransi yang ketat. Kemasan permukaan pcb yang licin juga boleh membantu mengelakkan masalah dalam kes ini disebabkan oleh risiko tinggi memerangkap tampal pateri pada papan HASL, yang telah dibuktikan oleh eksperimen di Universiti Stanford dan MIT.
Tahan lama
Apabila ia datang untuk melindungi PCB daripada kakisan, ENIG menawarkan kelebihan ketara berbanding rawatan permukaan lain kerana lapisan emas adalah sangat nipis dan tidak memerlukan kerja semula atau penggantian, tidak seperti teknik anodisasi tradisional yang boleh luntur selepas digunakan secara meluas. Prestasi ENIG juga meningkat dari semasa ke semasa apabila lekatan terbentuk di antara lapisan nikel dan emas.
Lapisan emas ENIG menyediakan peningkatan lekatan untuk komponen, yang menjadikannya sesuai jika anda menggunakan bahagian yang sensitif kepada haba atau mempunyai takat lebur yang rendah. Pateri tambahan juga boleh membantu dengan isu pengurusan terma semasa proses pematerian aliran semula, kerana penggunaan ENIG akan mengurangkan lengkungan yang disebabkan oleh lebihan masa pemanasan berbanding dengan HASL.
Bebas plumbum
ENIG adalah serasi tanpa plumbum, yang bermaksud ia boleh digunakan untuk projek yang tertakluk pada pematuhan RoHS. Ini boleh membantu anda mengelakkan kos tambahan. Terutamanya jika komponen atau papan litar anda memerlukan kerja semula yang mahal untuk memenuhi undang-undang alam sekitar.
Baik untuk PTH
Memandangkan ENIG ialah bahan tebal dan rata yang boleh digunakan secara beramai-ramai untuk keseluruhan papan, ia menjadikan proses penyaduran melalui lubang lebih menjimatkan kos.
Mengekalkan pematerian semasa penyimpanan
Ketahanan ENIG terhadap lembapan bermakna komponen kurang berkemungkinan terhakis atau delaminat semasa disimpan dalam keadaan lembap sebelum digunakan. Ini boleh meningkatkan kualiti dan ketekalan merentas papan litar pengeluaran anda. Ini bermakna anda mempunyai lebih banyak masa untuk menumpukan pada aspek lain proses reka bentuk. Tanpa perlu risau tentang kesilapan yang mungkin mahal disebabkan oleh kerosakan air.
Kekurangan
Mudah terbakar
Jika PCB tidak direka bentuk dengan betul, ENIG mungkin mendedahkan lapisan yang mudah terbakar atau yang mungkin mengeluarkan asap toksik. Itulah sebabnya penting untuk memastikan PCB anda diperiksa oleh profesional sebelum digunakan.
Ikatan yang lebih lemah untuk komponen
Lapisan emas ENIG boleh menjadi lebih nipis daripada kemasan permukaan pcb lain. Ini bermakna kurang pateri akan terkumpul di sekeliling pad komponen. Ini mengurangkan isu pengurusan haba semasa proses pematerian aliran semula. Komponen lebih cenderung jatuh dari papan atau menjadi longgar selepas dipateri.
Memerlukan pemasangan profesional
ENIG ialah kemasan permukaan pcb yang memerlukan latihan dan kepakaran lanjutan agar ia dapat diaplikasikan dengan betul. Ini bermakna anda tidak boleh memasang ENIG sendiri. Ini boleh menyebabkan kos tambahan jika PCB anda memerlukan kerja semula yang mahal kerana isu kualiti.
Memerlukan bahan khas
ENIG memerlukan penggunaan nikel bersalut emas dan boleh mahal untuk diganti jika ia haus dari semasa ke semasa. Ia juga memerlukan penggunaan pembersih khas agar papan dapat mengekalkan rintangan kakisannya. Selepas ia dipateri, yang mungkin menambahkan beberapa kos tambahan pada proses pengeluaran anda.
Mengapa kita memerlukan kemasan permukaan pcb?
Keboleh solder
Keupayaan logam atau aloi untuk membentuk sambungan pepejal dengan pateri. Sambungan yang dipateri dibentuk dengan terlebih dahulu menggunakan lapisan nipis pes cecair (fluks) di atas kawasan di mana dua permukaan logam akan dicantumkan. Kemudian letakkan kepingan pateri yang sangat kecil pada pes. Apabila dipanaskan, pes cecair cair dan menutup permukaan yang dicantumkan dengan lapisan nipis pateri cair. Ia boleh mengalir ke mana-mana kawasan di mana terdapat penyelewengan di kedua-dua permukaan atau antara dua permukaan.
kemasan permukaan
Ciri-ciri fizikal bahan berada di luar komposisi kimianya. Sebagai contoh, kebanyakan logam mempunyai warna tertentu yang dikaitkan dengannya, seperti perak atau emas. Oleh itu, kemasan permukaan adalah faktor penting dalam menentukan rupa objek logam.
Kebolehpercayaan yang tinggi pada kos yang rendah
Ini adalah kunci kepada kemasan permukaan pcb kerana ia menyediakan sambungan yang lebih baik antara komponen dan PCB. Inilah yang anda mahukan untuk peranti elektronik anda. Kerana ia akan bertahan lebih lama dan lebih berkesan daripada papan yang tidak bersalut atau tidak dirawat dengan baik.