เหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้การจุ่มทองและการชุบทองบน PCB?

การเคลือบพื้นผิว PCB

• การบำบัดด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ การพ่นดีบุก การพ่นดีบุกปลอดตะกั่ว การชุบทอง การชุบดีบุก การชุบเงิน การชุบทองแข็ง การชุบทองแบบเต็มแผ่น นิ้วทอง นิกเกิล-แพลเลเดียม-ทอง
• OSP (สารกันเสียที่ทำให้เกิดการบัดกรีแบบอินทรีย์): ต้นทุนต่ำ การบัดกรีดี เงื่อนไขการจัดเก็บที่เข้มงวด เวลาการจัดเก็บสั้น กระบวนการเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การบัดกรีที่ดี และความเรียบ
• การพ่นดีบุก: แผ่นไม้ที่พ่นดีบุกโดยทั่วไป หลายชั้น ตัวอย่าง PCB ความแม่นยำสูง (4-60 ชั้น) ซึ่งถูกใช้โดยบริษัทสื่อสารภายในประเทศขนาดใหญ่หลายแห่ง คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ยานอวกาศ และหน่วยงานวิจัย
• นิ้วทอง: เชื่อมต่อส่วนประกอบระหว่างโมดูลหน่วยความจำและช่องหน่วยความจำบนโมดูลหน่วยความจำ ซึ่งสัญญาณทั้งหมดจะถูกส่งผ่านช่องดังกล่าว ประกอบด้วยชิ้นส่วนสัมผัสนำไฟฟ้าสีทองจำนวนมากที่จัดเรียงเหมือนนิ้ว เนื่องจากได้รับการชุบทองบนพื้นผิว
• การผลิตนิ้วทอง: เกี่ยวข้องกับการเคลือบชั้นทองบนบอร์ดที่หุ้มด้วยทองแดงผ่านกระบวนการพิเศษ ทองถูกเลือกเนื่องจากมีคุณสมบัติต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการนำไฟฟ้าได้ดี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากทองมีราคาสูง หน่วยความจำจำนวนมากจึงใช้การชุบดีบุกแทน ซึ่งเริ่มใช้ตั้งแต่ทศวรรษ 1990 “นิ้วทอง” ของเมนบอร์ด หน่วยความจำ การ์ดจอ และอุปกรณ์อื่นๆ ส่วนใหญ่ทำจากดีบุก มีเพียงอุปกรณ์เสริมเซิร์ฟเวอร์/เวิร์กสเตชันประสิทธิภาพสูงบางรุ่นเท่านั้นที่ยังคงใช้การชุบทอง ซึ่งโดยธรรมชาติแล้วมีราคาแพง

เหตุใดจึงต้องใช้แผ่นเคลือบทอง

ด้วยการรวมวงจรไอซีที่เพิ่มมากขึ้น จำนวนขาของไอซีจึงเพิ่มขึ้นและหนาแน่นขึ้น เทคโนโลยีการพ่นดีบุกแนวตั้งพบว่าการเป่ารอยบัดกรีละเอียดให้เรียบนั้นทำได้ยาก ซึ่งทำให้เกิดความยากลำบากใน กระบวนการ ประกอบ SMTนอกจากนี้ อายุการใช้งานของแผงวงจรที่พ่นดีบุกยังสั้นมาก แผงวงจรชุบทองจึงช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ได้

สำหรับเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนการติดตั้งบนพื้นผิวขนาดเล็กพิเศษ 0603 และ 0402 ความเรียบของข้อต่อบัดกรีส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของกระบวนการพิมพ์ด้วยยาประสานบัดกรี ซึ่งส่งผลกระทบอย่างสำคัญต่อคุณภาพของกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ที่ตามมา ดังนั้น การชุบทองเต็มแผ่นจึงมักพบเห็นได้ในเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิวที่มีความหนาแน่นสูงและขนาดเล็กพิเศษ

ในระหว่างขั้นตอนการผลิตทดลอง เนื่องมาจากปัจจัยต่างๆ เช่น การจัดหาส่วนประกอบ บอร์ดมักจะไม่ได้รับการบัดกรีทันทีหลังจากได้รับสินค้า แต่บ่อยครั้งที่ต้องรอเป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือแม้กระทั่งสองสามเดือนก่อนที่จะใช้งาน อายุการใช้งานของบอร์ดชุบทองยาวนานกว่าโลหะผสมตะกั่วและดีบุกหลายเท่า ดังนั้นทุกคนจึงเต็มใจที่จะใช้บอร์ดชุบทอง

นอกจากนี้ ต้นทุนของ PCB ชุบทองในขั้นตอนตัวอย่างนั้นเกือบจะเท่ากับต้นทุนของ PCB โลหะผสมตะกั่ว-ดีบุก อย่างไรก็ตาม เมื่อสายไฟมีความหนาแน่นมากขึ้นเรื่อยๆ ความกว้างของเส้นและระยะห่างของสายก็เพิ่มขึ้นเป็น 2-4 มิล ซึ่งทำให้เกิดปัญหาไฟฟ้าลัดวงจรจากสายทอง เมื่อความถี่ของสัญญาณเพิ่มขึ้น ผลกระทบของสกินต่อการส่งสัญญาณระหว่างชั้นชุบหลายชั้นก็จะชัดเจนขึ้น ผลกระทบของสกินหมายถึง: สำหรับกระแสสลับความถี่สูง กระแสไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะไหลบนพื้นผิวของตัวนำ ตามการคำนวณ ความลึกของสกินจะสัมพันธ์กับความถี่

เหตุใดจึงต้องใช้ Gold Immersion Board

เพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้นของบอร์ดชุบทอง PCB ที่ใช้การจุ่มทองจะมีลักษณะดังต่อไปนี้:

1. เนื่องจากโครงสร้างผลึกที่เกิดจากการจุ่มทองนั้นแตกต่างจากการชุบทอง การจุ่มทองจึงมีสีเหลืองมากกว่าการชุบทอง ซึ่งลูกค้ามีความพึงพอใจมากกว่า

2. เนื่องจากโครงสร้างผลึกที่เกิดจากการจุ่มทองนั้นแตกต่างจากการชุบทอง ดังนั้นการจุ่มทองจึงบัดกรีได้ง่ายกว่าการชุบทองและจะไม่ทำให้เกิดข้อบกพร่องในการบัดกรี ซึ่งจะทำให้ลูกค้าร้องเรียนได้

3. เนื่องจากมีเพียงแผ่นรองของแผ่นจุ่มทองเท่านั้นที่มีนิกเกิล-ทอง ดังนั้นการส่งสัญญาณในผิวจึงอยู่ในชั้นทองแดง และจะไม่ส่งผลกระทบต่อสัญญาณ

4. เนื่องจากโครงสร้างผลึกของการแช่ทองมีความหนาแน่นมากกว่าของการชุบทอง จึงมีโอกาสเกิดออกซิเดชันน้อยลง

5. เนื่องจากมีเพียงแผ่นรองของแผ่นจุ่มทองเท่านั้นที่มีนิกเกิล-ทอง ดังนั้นจึงไม่มีไฟฟ้าลัดวงจรที่เรียกว่าไมโครชอร์ต

6 เนื่องจากมีเพียงแผ่นรองของแผ่นจุ่มทองเท่านั้นที่มีนิกเกิล-ทอง การผสมผสานระหว่างสารต้านการบัดกรีบนรอยเชื่อมและชั้นทองแดงจึงมีความปลอดภัยยิ่งขึ้น

7. เมื่อวิศวกรรม CAM ดำเนินการชดเชย ระยะห่างจะไม่ได้รับผลกระทบ

8. เนื่องจากโครงสร้างผลึกของการจุ่มทองแตกต่างจากการชุบทอง จึงควบคุมความเครียดได้ง่ายกว่า ซึ่งเอื้อต่อกระบวนการยึดติดของผลิตภัณฑ์ที่ยึดติดได้ดีกว่า ในขณะเดียวกัน เนื่องจากการจุ่มทองมีความนุ่มนวลกว่าการชุบทอง แผ่นจุ่มทองจึงไม่ทนทานต่อการสึกหรอเมื่อใช้เป็นนิ้วชุบทอง

9. ความเรียบและอายุการใช้งานของแผ่นจุ่มทองจะดีเทียบเท่ากับแผ่นชุบทอง

แผ่นชุบทองเทียบกับแผ่นชุบทอง

ในความเป็นจริง กระบวนการชุบทองสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ การชุบทองด้วยไฟฟ้าและการชุบทองแบบจุ่ม สำหรับกระบวนการชุบทองด้วยไฟฟ้า ประสิทธิภาพในการบัดกรีจะลดลงอย่างมาก ในขณะที่ประสิทธิภาพในการบัดกรีของการชุบทองแบบจุ่มจะดีกว่า เว้นแต่ผู้ผลิตจะต้องการการเชื่อมต่อ ผู้ผลิตส่วนใหญ่จะเลือกกระบวนการชุบทองแบบจุ่ม! โดยทั่วไปแล้ว การปรับสภาพพื้นผิวของ PCB ที่ใช้กันทั่วไปมีดังนี้: การชุบทอง (ชุบทองด้วยไฟฟ้า ชุบทองแบบจุ่ม), การชุบเงิน, OSP , การพ่นดีบุก (มีและไม่มีตะกั่ว) การปรับสภาพพื้นผิวเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้กับ วัสดุ FR-4หรือ CEM-3 และยังมีวิธีการปรับสภาพพื้นผิวสำหรับวัสดุที่ทำจากกระดาษและการเคลือบด้วยยางสน หากไม่นับรวมปัญหาการชุบดีบุกที่ไม่ดี (การกัดกร่อนของดีบุก) สาเหตุอาจมาจากกระบวนการผลิตน้ำยาบัดกรีของผู้ผลิตแผ่นวงจรและกระบวนการผลิตวัสดุ สำหรับปัญหาเกี่ยวกับ PCB มีหลายสาเหตุ:

• ไม่ว่าจะมีฟิล์มน้ำมันอยู่บน PAN ในระหว่างการพิมพ์ PCB ซึ่งสามารถบล็อกเอฟเฟกต์การเคลือบดีบุกได้หรือไม่ สามารถตรวจสอบได้ด้วยการทดสอบการเคลือบดีบุก
• การหล่อลื่นบน PAN เป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบหรือไม่ นั่นคือ การออกแบบแผ่นบัดกรีสามารถให้การรับประกันผลการรองรับของส่วนประกอบได้อย่างเพียงพอหรือไม่
• ตรวจสอบว่าแผ่นบัดกรีมีการปนเปื้อนหรือไม่ โดยสามารถตรวจสอบได้จากการทดสอบการปนเปื้อนของไอออน

สามประเด็นข้างต้นเป็นประเด็นสำคัญที่ผู้ผลิต PCB พิจารณา โดยข้อดีและข้อเสียของวิธีการเคลือบพื้นผิวหลายวิธีนั้น แต่ละวิธีมีจุดแข็งและจุดอ่อนที่แตกต่างกันไป ในแง่ของการชุบทอง มันสามารถยืดเวลาการเก็บรักษา PCB ได้ และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความชื้นของสภาพแวดล้อมภายนอกนั้นค่อนข้างน้อย (เมื่อเทียบกับการเคลือบพื้นผิวอื่นๆ) และโดยทั่วไปแล้วสามารถเก็บไว้ได้ประมาณหนึ่งปี การเคลือบพื้นผิวด้วยการพ่นดีบุกเป็นรองลงมา รองลงมาคือ OSP และการเคลือบพื้นผิวทั้งสองวิธีนี้ต้องใส่ใจเป็นพิเศษกับอุณหภูมิและความชื้นของสภาพแวดล้อมในการเก็บรักษา

โดยทั่วไปการเคลือบผิวชุบเงินจะแตกต่างกันเล็กน้อย โดยมีราคาสูงกว่า เงื่อนไขการจัดเก็บที่เข้มงวดยิ่งขึ้น ต้องใช้บรรจุภัณฑ์กระดาษปลอดกำมะถัน! และระยะเวลาในการจัดเก็บก็ประมาณสามเดือน! ในแง่ของเอฟเฟกต์การเคลือบดีบุก การจุ่มทอง การเคลือบผิวด้วยดีบุก และการพ่นดีบุกนั้นมีความคล้ายคลึงกัน และผู้ผลิตส่วนใหญ่ก็คำนึงถึงความคุ้มทุนเป็นหลัก!