PCB sirtini tugatish turlari va taqqoslash

PCBlar barcha zamonaviy elektronikaning asosini tashkil qiladi. Integral mikrosxemalar va boshqa komponentlar tobora kichrayib va ​​murakkablashib borayotganligi sababli, PCBlar signal yaxlitligi, samaradorligi va ishonchliligi uchun tobora talabchan talablarga javob berishi kerak. Ushbu ko'rsatkichlarga ta'sir qiluvchi muhim jihatlardan biri bu PCB sirtining qoplanishidir.

Yalang'och PCBga qo'llaniladigan sirt qoplamasi yoki qoplamasi bir nechta funktsiyalarni bajaradi:

• Asosiy misni oksidlanish va ifloslanishdan himoya qiladi
• Lehimlash qobiliyatini faollashtiradi va kuchaytiradi
• Komponentlarning ulanishi va o'zaro bog'lanishini osonlashtiradi
• Signalning uzatilishi va yaxlitligiga ta'sir qiladi
• Ishlab chiqarish va qayta ishlashga ta'sir qiladi

Hozirda mavjud bo'lgan turli xil variantlar bilan optimal sirt qoplamasini tanlash ishlash, narx, ishlab chiqarish va qo'llash talablarini muvozanatlashni talab qiladi. Ushbu maqolada eng keng tarqalgan PCB sirt qoplamalarining texnik tavsifi, jumladan ularning asosiy xarakteristikalari, afzalliklari va kamchiliklari, har bir tur uchun eng mos bo'lgan ilovalar va ishlov berish masalalari keltirilgan.

Yuzaki qoplamani tanlashda harakatlantiruvchi omillar

Bir nechta o'zaro ta'sirli fikrlar ma'lum bir dastur uchun PCB sirtini tanlashga yordam beradi, jumladan:

• Lehimga yaroqlilik va namlanish: Sirt qoplamasi osongina eritilgan lehimga ega bo'lishi kerak, o'tkazib yuborilgan ulanishlar yoki ko'priklarsiz prokladkalar/komponentlar va lehim o'rtasida izchil, bir xil birikma hosil qilishi kerak. Namlanish qobiliyati suyuqlik lehimining sirt qoplamasi bo'ylab tarqalishi/yopishishini anglatadi.
• Oksidlanish va saqlash muddati: Sirt qoplamasi lehimga yaroqliligini saqlab qolish uchun lehimlashdan oldin vaqt o'tishi bilan misning havodagi oksidlanishini oldini oladi. Yaroqlilik muddati qoplamaning mustahkamligiga bog'liq.
• Bog'lanish mosligi: simni bog'lash yoki konformal qoplamalar yoki qozon aralashmalariga yopishish uchun.
• Atrof-muhitga do'stlik: materiallardan foydalanish, chiqindilar, oqava suvlar, inson/atrof-muhit salomatligi va xavfsizligi to'g'risidagi qonun hujjatlariga rioya qilish.
• Ishonchlilik va chidamlilik: mahsulotning ishlash muddati davomida elektr, termal va mexanik stresslar ostida ishlashni davom ettirish. Termal yoki mexanik zarba, charchoq, elektr migratsiyasi va boshqalarga qarshilikni o'z ichiga oladi.
• Signal yaxlitligi: Yuqori tezlik, radio chastotasi (RF) yoki sezgir ilovalar uchun minimallashtirilgan o'zaro aloqa yoki tashqi emissiya bilan toza signallarni.
• Tekshirish va sinovdan o'tkazish: In-line avtomatlashtirilgan optik tekshiruv va elektr sinovlarining qulayligi. Aniq tugatishlarni tekshirishni yoqish; lehim maskalari xalaqit berishi mumkin.
• Narxi: Ham moddiy, ham qayta ishlash xarajatlari, ishlashga nisbatan muvozanatli.
• Ishlab chiqarish imkoniyati: lehimlash, tozalash, qoplash va yig'ish kabi ishlab chiqarish jarayonlari bilan muvofiqligi. Minimallashtirilgan qayta ishlash stavkalari.

Har bir omilning ahamiyati mahsulot turiga va ish sharoitlariga bog'liq. Misol uchun, saqlash muddati va oksidlanishga chidamliligi katta hajmdagi, oz miqdorda zaxira bilan o'z vaqtida ishlab chiqarishda muhim bo'lmasligi mumkin. Biroq, tibbiy yoki aerokosmik mahsulotlar joylashtirishdan oldin bir necha oy yoki yillar davomida o'tirishi mumkin, bu esa uzoq umr ko'rishni talab qiladi.

PCB ishlab chiqarish jarayoniga umumiy nuqtai

PCB elektron komponentlarni mexanik ravishda qo'llab-quvvatlaydi va ular orasidagi elektr aloqalarini ta'minlaydi. Kengashning o'zi bir yoki ikki tomondan yupqa mis folga bilan qoplangan, izolyatsiyalovchi shisha tolali epoksi laminatdir. Ushbu folga fotolitografik tarzda izlar va yostiqchalarga naqshlangan bo'lib, o'tkazuvchan yo'llarni hosil qiladi. Komponentlar teshik orqali yoki sirtda (SMT) prokladkalarga lehimlanadi. Ko'p qatlamli taxtalar qo'shimcha o'tkazgich va izolyatsion qatlamlarni ichkarida birlashtiradi.
PCB fabning yalang'och taxtalari komponentlar bilan to'ldirishdan oldin bir nechta tugatish jarayonlaridan o'tishi kerak:

Sirtni tayyorlash – Yaxshilab yuvish va mikro ishlov berish misni qo'pollashtiradi va saqlash, tashish yoki qayta ishlashdan oksidlanish yoki ifloslanishni yo'q qiladi.

Sirtni pardozlash – Qoplama har bir pardozlash turi uchun quyida tavsiflangan nam kimyoviy jarayonlar orqali qo'llaniladi. Qalinligi, pürüzlülüğü va boshqa parametrlar qat'iy nazorat qilinadi.

Lehim niqobi qoplamasi – Butun plita yuzasi epoksi siyoh bilan qoplanadi, ochiq qolgan kontakt prokladkalari va ulagichlar bundan mustasno. Izolyatsiya va belgilarni ta'minlaydi.

Silkscreen ilovasi – Komponentlar, logotiplar, taxta mos yozuvlar belgilari, qutblanish ko'rsatkichlari va boshqalar uchun bosma belgilar ishlab chiqarish va muammolarni bartaraf etishga yordam beradi.

Elektr sinovi – Har bir plata elektr uzluksizligiga muvofiqligini tekshirish va nuqsonlarni erta aniqlash uchun elektron ichidagi sinovdan o'tkaziladi. Plitalar qat'iy sifat talablariga asoslanib o'tadi/o'tmaydi.

Sirt qoplamasi mis yostig'i va qo'llaniladigan lehim bilan o'zaro bog'langan tashqi qatlamni hosil qiladi va shuning uchun ularga to'g'ri mos kelmasa, keyingi ishlov berish natijalariga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Endi biz eng keng tarqalgan sirtni tugatish variantlarini ko'rib chiqamiz:

Issiq havo lehimini tekislash (HASL)

Eng uzoq davom etadigan PCB sirt qoplamasi, issiq havo bilan lehim bilan tekislash (HASL) taxtani eritilgan lehim bilan qoplaydi va lehimlanadigan qalay-qo'rg'oshin qotishma qatlamini hosil qiladi. Nomidan ko'rinib turibdiki, isitiladigan azotli pichoqlar suyuq lehim soviganida silliqlashadi va notekis birikmani kamaytiradi. Qo'rg'oshinsiz HASL qalay-kumush-mis lehimlarini almashtiradi.

Jarayon: taxtalar konveyerda HASL tizimiga kirib, kamerali manifoldda tutilgan erigan lehimning oldinga siljishi to'lqini ostidan o'tadi. Suvga cho'mgandan so'ng, havo pichoqlari lehim qotib qolishidan oldin sovutuvchi lehimni yaxshi mis namlangan tekis qoplamaga tekislash uchun taxtalarni isitiladigan azot yoki argon gazi bilan portlatadi. Yon relslar jarayonni o'z ichiga oladi. Parametrlar - haroratlar, ta'sir qilish vaqtlari, gaz oqimlari va bosim - izchil va yuqori sifatli tugatish uchun qattiq nazoratni talab qiladi.

Asosiy xususiyatlar:

• Yuqori o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan arzon narxlardagi jarayon
• 50 yillik tajribaga ega yetuk texnologiya
• Qalay asosidagi lehimlar va qismlarga yaxshi lehimlanadi
• Yaxshi sirt namligi va tekisligi
• Yuqori mis qoplamasi oksidlanishga qarshilik ko'rsatadi
• RoHS talablariga muvofiq qo'rg'oshinsiz mavjud
• Vizual ravishda tekshiriladigan tugatish

ilovalar:

Arzon narxlarda ishonchli ishlash bilan HASL qimmatga tushadigan maishiy elektronika, maishiy texnika, avtomobil elektronikasi va telekommunikatsiya/tarmoq uskunalariga mos keladi.

afzalliklari:

• Arzon, yuqori hajmli qobiliyat
• Uzoq saqlash muddati
• Doimiy lehim qobiliyati
• Yuqori etch/kontaminatsiyaga chidamliligi
• Qayta ishlash mumkin
• Tekshirish uchun ko'rinadi

Kamchiliklari:

• Nozik pitch IClar uchun etarli darajada tekis emas
• Termal zarba taxtalarni burishi mumkin
• Vaqt o'tishi bilan metallning erishi
• Zich dizaynlar bilan xavflarni birlashtiring
• Sof qalay bilan mo'ylov bilan bog'liq muammolar
• Chiqindilar va qo'ziqorin shakllanishi

Organik lehimga chidamli saqlovchi (OSP)

OSP mis izlarini imidazol, triazol yoki boshqa geterotsiklik birikmalardan tashkil topgan organik himoya plyonka bilan qoplaydi. Qalinligi 10-100 angstrom bo'lgan bu yupqa polimer qatlami 6-12 oy davomida oksidlanishdan saqlaydi va qizdirilgandan keyin lehim oqimini ta'minlaydi. Qoplama mikroetchingdan keyin cho'milish yoki purkash orqali qo'llaniladi.

jarayoni:

Tozalash va mikroetching yordamida sirtni tayyorlash OSPni qo'llash uchun taxtalarni tayyorlaydi:

1. taxtalar yopiq kameraga kiradi
2. OSP tumanlari taxtalar bo'ylab teng ravishda püskürtülür
3. taxtalar kameradan chiqadi va quritiladi
4. yakuniy tozalash

OSP yechimlari optimal ishlash uchun stabillashtiruvchi vositalar va pH tamponlarini o'z ichiga oladi. To'g'ri qoplama sifati va mustahkamligini yaratish uchun suyuqlikning atomizatsiyasi, harorat, turish vaqti, kimyoviy konsentratsiyalar va qoplamadan keyingi ishlov berish nazorat qilinishi kerak.

Asosiy xususiyatlar:

• Ultra yupqa shaffof qoplama
• Qo'rg'oshinsiz va ekologik xavfsiz
• Ajoyib planarlik bilan HASL dan silliqroq
• Qayta ishlanadigan tugatish
• Boshqa qoplamalarga qaraganda past birinchi narx

ilovalar:

OSP simsiz va ko'chma maishiy elektronika, IoT mahsulotlari, avtomobilsozlik, avionika va tibbiy elektronika uchun yaxshi ishlaydi, bu erda ishonchlilik va etakchi tarkib minimallashtirilishi kerak. Planar sirt zich o'ralgan taxtalarga yordam beradi.

afzalliklari:

• Oddiy arzon dastur
• Juda tekis tugatish
• Uzoq muddatli saqlash muddati
• Doimiy lehim qobiliyati
• OSP bilan qoplangan taxtalarni oson qayta ishlash
• Ko'priklarni qisqartiradi

Kamchiliklari:

• Qoplanmagan bo'lsa, ishlov berishda tirnalgan bo'lishi mumkin
• Cheklangan lehim maskalash qobiliyati
• Qoplamani vizual tekshirish qiyin
• Qisqa yig'ish oynasi ochilgandan keyin
• IPC testi bo'yicha zaif ishonchlilik*
• Mis oksidlanishi 175 ° C dan yuqori tezlikda qayta boshlanadi

IPC testi OSP qoplamalarini termal, namlik va tebranish ta'sirida ishlamay qolish tezligini oshirdi. Biroq, ko'pchilik OSPdan qat'i nazar, muvaffaqiyatli ishlaydi.

Immersion kumush

PCBlarni kumush kimyoviy cho'kma vannasiga botirish galvanik joy almashish reaktsiyasidan foydalangan holda mis izlari ustiga yupqa kumush qatlam qo'yadi. Qoplama 15-25 mikrodyuym (0.4-0.6 mikron) qalinligida ishlaydi. Uzoq vaqt davomida qorayish yoki oksidlanishga qarshi turadi.

jarayoni:

Mikroetching mis sirtini faollashtiradi. Plitalar organik stabilizatorlar va tezlatgichlar qo'shilgan kislotali kumush nitrat yoki kumush floborat eritmasiga botiriladi. Mis ionlari o'rnini kumush ionlari bilan almashtirib, taxtani qoplaydi. Parametrlar - harorat, turish vaqti, kimyoviy tarkib va ​​ularning kontsentratsiyasi - barchasi qalinlikni optimallashtirish va bir xillik uchun ehtiyotkorlik bilan nazorat qilishni talab qiladi.

Asosiy xususiyatlar:

• O'rtacha o'tkazuvchanlik bilan arzon narxlardagi jarayon
• Ajoyib lehimlilik va o'tkazuvchanlik
• Xiralashishga va oksidlanishga chidamli
• Yaxshi yopishish kuchi va qayta ishlash qobiliyati
• Alyuminiy simni bog'lash uchun javob beradi

ilovalar:

Immersion silver simsiz aloqa, avtomobil axborot-ko'ngilochar va ADAS tizimlari, LED yoritgichlar va ishonchlilikka bog'liq bo'lgan boshqa elektronika uchun ishlaydi.

afzalliklari:

• Kuchli lehim qo'shma ishonchliligi
• Uzoq muddatli sirt himoyasi
• Juda tekis tekis sirt
• Oltin qoplamalarga qaraganda past narx
• Qo'rg'oshinsiz va RoHSga mos keladi

Kamchiliklari:

• Vaqt o'tishi bilan sirt biroz rangsizlanadi
• Ishlov berish paytida tirnalgan bo'lishi mumkin
• Bir marta fosh qilingan qisqa ish muddati
• O'chirishda sinov uchun qiyin
• Yuqori ishlov berish harorati

Immersion qalay

Tozalangan PCBlarni isitiladigan qalay eritmalariga botirish mis izlari ustiga galvanik tarzda himoya qalay qatlamini qoldiradi. Cho'miladigan qalay vannasiga kiritilgan organik qo'shimchalar atlas qalay qoplamasining tuzilishini yirik kristallidan mikro-kristalgacha o'zgartirib, qalay mo'ylovi bilan bog'liq muammolarni oldini oladi.

jarayoni:

Plitalar tayyorlash odatdagi tozalash, mikroetleme, suv bilan yuvish va keyin kalay vannasiga kirishdan oldin kislotaga botirish orqali amalga oshiriladi. Ishqoriy qalay eritmalarining haroratini aniq tartibga solish, nazorat ostida turish muddati, ko'tarish tezligi va qo'shimchalar konsentratsiyasini ta'minlash mustahkamlikka olib keladi. Cho'kma 4-10 mikron (0.1 - 0.25 mikron) qalinlikdagi mat qalay qatlamini hosil qiladi.

Asosiy xususiyatlar:

• Mat oq qalay qoplamasi
• Ajoyib lehim qobiliyati saqlanib qoldi
• Qatlam qalinligining bir xilligi
• Misning minimal erishi
• Qalay-qo'rg'oshin uchun tomchi eritma almashtirish

ilovalar:

Immersion qalay paltolar murakkab, zich o'ralgan taxtalar yaxshi. U kumush-mis lehimlash ilovalari kabi yuqori haroratli qotishmalarga bardosh beradi. Arzon narxlardagi jarayon mudofaa, aerokosmik, navigatsiya va aloqada yuqori ishonchli foydalanish uchun ham javob beradi.

afzalliklari:

• Ultra nozik pitch IC'lar uchun silliq tekis qoplama
• Mo'ylov bilan bog'liq muammolar yo'q
• Qayta ishlanadigan va ta'mirlanadigan tugatish
• Saqlashda oksidlanishni o'tkazmaydi
• Oqimsiz lehimlash qobiliyati
• Kamroq uzoq muddatli xarajatlar

Kamchiliklari:

• Bir marta fosh qilingan qisqa ish muddati
• Bo'yash va xiralashishga moyil
• Tugatish mat qoplama bilan bog'liq
• Qoplamani vizual tekshirish qiyin
• Haroratga sezgir jarayon

Immersion Gold (ENIG)

Elektrsiz nikelli oltin (ENIG) mustahkam himoya va lehimlilik uchun ikkita metall qatlamni qoplaydi. Birinchidan, avtomatik katalitik kimyoviy reaksiya nikelni mis bo'ylab 3-7 mikron qalinligida elektr tokisiz qoplaydi. Keyin nikel va eritma o'rtasidagi siljish reaktsiyasi nikel sirt atomlarini atigi 0.05-0.15 mikron qalinlikdagi yupqa oltin qoplama bilan almashtiradi.

jarayoni:

Dastlabki PCB mikroetchingi misni tayyorlaydi. Plitalar elektrsiz nikel qoplamali tankga kiradi. Katalizlangandan so'ng, bu avtokatalitik cho'kma jarayoni nikelni hech qanday elektr tokisiz doimiy ravishda plastinka qiladi. Harorat, pH tamponlari, kimyoviy konsentratsiyalar va turish muddati mustahkamlik uchun muvozanatli bo'lishi kerak. Suv bilan yuvilgandan so'ng, taxtalar qizdirilgan oltin eritmasiga botiriladi, u nikel atomlarini galvanik ravishda siljitadi va yupqa oltin qatlam hosil qiladi.

Asosiy xususiyatlar:

• Ishonchli himoya qilish uchun o'rtacha narx
• 12 oydan ortiq saqlash muddati
• Oltin qatlami asosan inert bo'lib qoladi
• Oldindan shartsiz lehimlanadi
• Juda tekis sirt
• Ishonchli, ammo murakkab jarayon

ilovalar:

ENIG korporativ serverlar, telekommunikatsiya infratuzilmasi, mudofaa elektronikasi, avionika va tibbiy mahsulotlar kabi yuqori qiymatga ega mahsulotlarga mos keladi, bunda uzoq umr ko'rish va dala ishonchliligi qimmatga tushadi.

afzalliklari:

• Uzoq muddatli oksidlanishdan himoya
• Nozik pitch IC'larga yordam beradigan ajoyib planarlik
• Barqaror bir xil qalinlik
• Yuqori darajada lehimlanadigan sirt
• Qattiq oltin qatlam aşınmaya bardosh beradi
• Alyuminiy simni ulash uchun ideal

Kamchiliklari:

• Yuqori moddiy xarajatlar (oltin)
• Jarayonni kompleks boshqarish
• Oltin ostidagi mo'rt nikel qatlami
• Vaqt o'tishi bilan qora pad xavfi
• Oltin qalinligini tekshirish qiyin

Elektrolitik nikel/oltin

Nikel/oltin qoplamalar ENIGdan farqli o'laroq, elektr toki yordamida galvanik tarzda ikkita metall qatlamni qo'llaydi. Dastlabki yorqin nikel qoplamasi 100-250 mikrodyuymda (2.5-6 mikron) qalinroq bo'lib, oltin flesh qoplamasi 10-50 mikrodyuymga (0.25-1.25 mikron) tushadi. Ushbu elektrolitik jarayon qalinroq, qattiqroq oltin qatlamlarga imkon beradi.

Jarayonga umumiy nuqtai:

Microetched PCB'lar nikel va oltin elektrolitik qoplamali tanklarga ketma-ket joylashtiriladi, bu erda suv ostidagi anodlar va katodlar oqimning metallni taxtalarga yotqizishiga imkon beradi. Eritma kimyosini, haroratni, kuchlanishni va to'lqin shakli parametrlarini aniq tartibga solish mustahkamlikni ta'minlaydi. Armatura dizaynlari havo cho'ntaklari yoki taxtalar bo'ylab zichlik farqlaridan qochadi.

Asosiy xususiyatlar:

• Qalinroq qattiq oltin qatlam variantlari
• Takroriy juftlashish davrlariga bardosh beradi
• Qo'rg'oshinsiz va RoHSga mos keladi
• Qayta ishlanadigan tugatish

ilovalar:

Ulagichlar, chekka barmoqlar, aloqa nuqtalari va biriktiruvchi prokladkalar chidamlilikdan foydalanadi, o'rtacha xarajat esa yuqori hajmli xarajatlarga sezgir ilovalarga mos keladi.

afzalliklari:

• Qattiqroq, aşınmaya bardoshli oltin
• ENIGga nisbatan pastroq material narxi
• Ishonchli lehim birikmalari
• Yuqori o'tkazuvchanlik jarayoni
• Problarni tekshirishga imkon beradi

Kamchiliklari:

• Texnikaga yuqori darajada sezgir
• Uzoq jarayon vaqti
• Mo'rt qatlamlar yorilishi mumkin
• Zich PCBlar bo'shliqlarni qoplash xavfini tug'diradi
• Lehimlangan joylarga shina kerak bo'lishi mumkin

Elektrsiz Ni elektrsiz Pd Immersion Au (ENEPIG)

ENEPIG nikel korroziyasi yoki qora qoplama xavfisiz sirtni yaxshi himoya qilish uchun oltinni cho'ktirishdan oldin nikel taglik qatlamini elektrsiz palladiy bilan almashtirib, ENIGni yangilashni yakunlaydi. Yangi jarayon sifatida u hozirda ENIG dan qimmatroq turadi.

Asosiy xususiyatlar:

• Ajoyib saqlash muddati 
• Korroziyaga chidamli va inert
• Yuqori oksidlanish to'sig'i
• Qo'rg'oshinsiz va RoHSga mos keladi
• Qayta ishlanadigan tugatish

ilovalar:

ENEPIG aerokosmik, mudofaa va tibbiy mahsulotlar kabi uzoq yaroqlilik muddatiga ega bo'lgan yuqori ishonchliligi yuqori bo'lgan ilovalarga eng mos keladi, bunda ishonchlilik boshlang'ich xarajatdan ustun turadi.

afzalliklari:

• Eng yuqori ishonchlilik va uzoq umr
• Qora pad xavfini yo'q qiladi
• Simli ulanish ehtiyojlari uchun ideal
• Juda tekis tekis sirt
• 10+ yil davomida lehimlanadi

Kamchiliklari:

• Eng yuqori xarajat tugatish
• Uzoqlashtirilgan jarayon vaqti
• Cheklangan sanoat tajribasi
• Jarayonni boshqarish muammolari
• Vizual tekshirish qiyin

Xulosa

Birlamchi sirt qoplamalarining ushbu umumiy ko'rinishi PCB ishlab chiqarish bir-biriga bog'liq bo'lgan bir qator jarayonlarni ifodalaydi, bunda har bir qadam keyingi bosqichlarning natijasiga ta'sir qiladi. Sirt qoplamasi - issiq havo bilan lehim bilan tekislanganmi, organik lehimli saqlovchi vositami, cho'milish kumushi, suvga cho'mgan qalay, elektrosiz nikelli oltin, elektrolitik nikel oltin yoki shunga o'xshash variantlar - sezilarli ta'sir ko'rsatadi.

Muhandislar o'zlarining maxsus qo'llanilishi va ish muhiti uchun qoplamani tanlashda boshqa hal qiluvchi omillar qatorida yaroqlilik muddati, lehim qobiliyati, bog'lanish mosligi, ishonchlilik ehtiyojlari, signalning yaxlitligi va xarajat cheklovlarini hisobga oladi. Qo'shimcha fikrlar ishlab chiqarish qobiliyati, o'tkazish qobiliyati, uskunadan foydalanish va sifatni nazorat qilish qulayligini o'z ichiga oladi.

Ushbu mulohazalar matritsasi bo'ylab ideal optimallashtirishga intilish oxir-oqibatda funktsional, ishonchli va tejamkor elektron uskunani ta'minlaydi. Ilovalar rivojlanib borayotgani va talablar tobora kuchayib borayotgani sababli, yuzaga keladigan ehtiyojlarni qondirish uchun sirtni tugatish variantlari va ishlov berish texnikalarida davom etadigan innovatsiyalarni kutishimiz mumkin.