01
Cili është procesi i trajtimit sipërfaqësor të PCB-së?
Sipërfaqet e bakrit në PCB pa mbulim maske saldimi, siç janë jastëkët e saldimit, gishtat e artë, vrimat mekanike, etj. Nëse nuk ka shtresë mbrojtëse, sipërfaqja e bakrit oksidohet lehtë, gjë që ndikon në bashkimin midis bakrit të zhveshur dhe komponentëve në zonën e saldueshme të PCB-së.
Siç tregohet në figurën më poshtë, sipërfaqe Trajtimi ndodhet në shtresën më të jashtme të PCB-së, mbi shtresën e bakrit, duke shërbyer si një "shtresë" në sipërfaqen e bakrit.
Funksioni kryesor i trajtimit sipërfaqësor është mbrojtja e sipërfaqes së ekspozuar të bakrit nga qarqet e oksidimit, duke siguruar kështu një sipërfaqe të ngjitshme për bashkim gjatë saldimit.
02
Klasifikimi i proceseve të trajtimit sipërfaqësor të PCB-së
Proceset e trajtimit sipërfaqësor të PCB ndahen në kategoritë e mëposhtme:
Nivelim saldimi me ajër të nxehtë (HASL)
Zhytje në kallaj (ImSn)
Ari kimik i nikelit (ari i zhytur) (ENIG)
Ruajtës organikë të ngjitshëm (OSP)
Argjend Kimik (ImAg)
Nikeli kimik, paladiumi kimik, zhytja në ar (ENEPIG)
Nikel/ari elektrolitik
Nivelim saldimi me ajër të nxehtë (HASL)
Niveli i Saldimit me Ajër të Nxehtë (HASL), i njohur zakonisht si kallaj me sprej, është një proces trajtimi sipërfaqësor që përdoret më shpesh dhe është relativisht i lirë. Ai ndahet në pa plumb kanaçe spërkatëse dhe kanaçe spërkatëse prej plumbi.
Afati i ruajtjes së PCB-së mund të arrijë 12 muaj, me një temperaturë procesi prej 250 ℃ dhe një gamë trashësie trajtimi sipërfaqësor prej 1-40um.
Procesi i spërkatjes së kallajit përfshin zhytjen e qarkut në ujë të shkrirë. lidhës (kallaj/plumb) për të mbuluar sipërfaqen e ekspozuar të bakrit në PCB. Kur PCB largohet nga bashkuesi i shkrirë, ajër i nxehtë me presion të lartë fryn përmes sipërfaqes me një thikë ajri, duke bërë që bashkuesi të depozitohet dhe të heqë bashkuesin e tepërt.
Procesi i spërkatjes së kallajit kërkon zotërim të temperaturës së saldimit, temperaturës së tehut, presionit të tehut, kohës së saldimit me zhytje, shpejtësisë së ngritjes etj. Sigurohuni që PCB të jetë zhytur plotësisht në bashkuesin e shkrirë dhe që thika e ajrit të mund ta fryjë bashkuesin përpara se të ngurtësohet. Presioni i thikës së ajrit mund të minimizojë meniskun në sipërfaqe bakri dhe parandalojnë lidhjen e lidhjeve me saldim.
Nivelim saldimi me ajër të nxehtë (HASL)
Përparësia:
Jetëgjatësi e gjatë
Saldueshmëri e mirë
Rezistencë ndaj korrozionit dhe oksidimit
Inspektimi vizual është i mundur
Disavantazhet:
Pabarazia e sipërfaqes
Jo i përshtatshëm për pajisje me hapësirë të vogël
Rruaza kallaji të lehta për t’u prodhuar
Deformimi i shkaktuar nga temperatura e lartë
Jo i përshtatshëm për galvanizim përmes vrimave
Zhytje në kallaj (ImSn)
Kallaji i zhytjes (ImSn) është një shtresë metalike e depozituar nëpërmjet reaksionit kimik të zhvendosjes, e aplikuar direkt në metalin bazë (p.sh., bakrin) e qarkut, i cili mund të përmbushë kërkesat e komponentëve me hap të vogël për sheshtësinë e sipërfaqes së PCB-së.
Depozitimi i kallajit mund ta mbrojë bakrin poshtë tij nga oksidimi gjatë afatit të ruajtjes prej 3-6 muajsh. Meqenëse i gjithë materiali i bashkangjitur është me bazë kallaji, shtresa e depozitimit të kallajit mund të përputhet me çdo lloj materiali të bashkangjitur. Pas shtimit të aditivëve organikë në tretësirën e zhytjes në kallaj, struktura e shtresës së kallajit bëhet granulare, duke kapërcyer problemet e shkaktuara nga mustaqet e kallajit dhe migrimi i kallajit, ndërkohë që ka edhe termike e mirë stabiliteti dhe saldueshmëria.
Temperatura e procesit të depozitimit të kallajit është 50 ℃, dhe trashësia e trajtimit sipërfaqësor është 0.8-1.2um. PCB që është veçanërisht i përshtatshëm për lidhje përmes fërkimit, siç janë dërrasat e pasme të komunikimit.
Zhytje në kallaj (ImSn)
Përparësia:
I përshtatshëm për hapësira të vogla/BGA
Lehtësi e mirë e sipërfaqes
Në përputhje me RoHS
Saldueshmëri e mirë
Stabilitet i mirë
Disavantazhet:
Lehtë për t’u kontaminuar
Mustaqet prej kallaji mund të shkaktojnë qark të shkurtër
Testimi elektrik kërkon sonda të buta
Jo i përshtatshëm për ndërprerësit e kontaktit
Korroziv ndaj shtresës së maskës së saldimit
Ari kimik i nikelit (ari i zhytur) (ENIG)
Zhytja kimike e nikelit ari (ENIG) mund të përmbushë kërkesat e rrafshësisë sipërfaqësore dhe përpunimit pa plumb të PCB për pajisje me hap të vogël (BGA dhe μ BGA).
ENIG përbëhet nga dy shtresa veshjesh metalike, me nikel të depozituar në sipërfaqen e bakrit përmes proceseve kimike dhe më pas të veshur me atome ari përmes reaksioneve të zhvendosjes. Trashësia e nikelit është 3-6 μ m, dhe trashësia e arit është 0.05-0.1 μ m. Nikeli vepron si një barrierë ndaj bakrit dhe është sipërfaqja në të cilën përbërësit janë ngjitur në të vërtetë. Roli i arit është të parandalojë oksidimin e nikelit gjatë ruajtjes, me një afat ruajtjeje prej rreth një viti, dhe mund të sigurojë sheshtësi e shkëlqyer e sipërfaqes.
Procesi i zhytjes në ar përdoret gjerësisht në pllaka me dendësi të lartë, pllaka të forta konvencionale dhe pllaka të buta, me besueshmëri dhe mbështetje të lartë për lidhjen e telave duke përdorur tela alumini. Përdoret gjerësisht në industri të tilla si konsumi, komunikimi/informatika, hapësira ajrore dhe kujdesi shëndetësor.
Ari Kimik i Nikelit (ENIG)
Përparësia:
Jetëgjatësi e gjatë
Pllakë me dendësi të lartë (μ BGA)
Lidhja me tela alumini
Sheshësi e lartë sipërfaqësore
I përshtatshëm për galvanizimin me elektrolizë të vrimave
Disavantazhet:
çmim i shtrenjtë
Dobësimi i sinjaleve RF
Nuk mund të ripërpunohet
Blloqe e zezë/nikel i zi
Procesi i përpunimit është kompleks
Ruajtës organikë të ngjitshëm (OSP)
Ruajtësit Organikë të Saldueshmërisë (OSP) janë shtresa mbrojtëse shumë të holla materiale që aplikohen në bakrin e ekspozuar për të mbrojtur sipërfaqen e bakrit nga oksidimi.
Filmat organikë kanë karakteristika të tilla si rezistenca ndaj oksidimit, rezistenca ndaj goditjeve termike dhe rezistenca ndaj lagështirës, të cilat mund të mbrojnë sipërfaqet e bakrit nga oksidimi ose sulfurizimi në kushte normale. Në procesin e saldimit pas temperaturës së lartë, filmi organik hiqet lehtësisht nga fluksi, duke bërë që sipërfaqja e pastër e ekspozuar e bakrit të lidhet menjëherë me shkrirjen. lidhës, duke formuar një bashkim të fortë saldimi në një periudhë shumë të shkurtër kohore.
OSP është një përbërës organik me bazë uji që mund të lidhet në mënyrë selektive me bakrin për të mbrojtur sipërfaqen e bakrit para saldimit. Krahasuar me proceset e tjera të trajtimit të sipërfaqes pa plumb, është shumë miqësor ndaj mjedisit sepse proceset e tjera të trajtimit të sipërfaqes mund të kenë toksicitet ose konsum më të lartë energjie.
Ruajtës organikë të ngjitshëm (OSP)
Përparësia:
E thjeshtë dhe e lirë
Mbrojtje mjedisore pa plumb
Sipërfaqe e lëmuar
Lidhja e telit
Disavantazhet:
Jo i përshtatshëm për PTH
Jetëgjatësia e shkurtër
Jo i përshtatshëm për inspektim vizual dhe elektrik
Pajisjet e Teknologjisë së Informacionit dhe Komunikimit (ICT) mund të dëmtojnë PCB-në
Argjend Kimik (ImAg)
Argjendi i zhytur (ImAg) është një proces i veshjes direkte të bakrit me një shtresë argjendi të pastër duke zhytur një PCB në një banjë jonike argjendi përmes reaksionit të zhvendosjes. Argjendi ka veti kimike të qëndrueshme. PCB-të e përpunuara përmes teknologjisë së zhytjes në argjend mund të ruajnë aftësi të mira elektrike dhe të saldueshme edhe kur ekspozohen ndaj mjediseve të nxehta, të lagështa dhe të ndotura, dhe edhe nëse sipërfaqja humbet shkëlqimin e saj.
Ndonjëherë, për të parandaluar që argjendi të reagojë me sulfidet në mjedis, depozitimi i argjendit kombinohet me veshje OSP. Për shumicën e aplikimeve, argjendi mund të zëvendësojë arin. Nëse nuk doni të futni materiale magnetike (nikel) në PCB, mund të zgjidhni të përdorni depozitimin e argjendit.
Trashësia sipërfaqësore e depozitimit të argjendit është 0.12-0.40 μ m, dhe afati i ruajtjes është 6 deri në 12 muaj. Procesi i depozitimit të argjendit është i ndjeshëm ndaj pastërtisë së sipërfaqes gjatë përpunimit, dhe është e nevojshme të sigurohet që i gjithë procesi i prodhimit të mos shkaktojë ndotje sipërfaqësore të depozitimit të argjendit. Procesi i depozitimit të argjendit është i përshtatshëm për aplikime të tilla si PCB, çelësa me film të hollë dhe lidhje teli alumini që kërkojnë mbrojtje nga EMI.
Argjend që fundoset (ImAg)
Përparësia:
Sheshësi e mirë sipërfaqësore
Saldueshmëri e lartë
Stabilitet i mirë
Performancë e mirë mbrojtëse
I përshtatshëm për ngjitjen e telit të aluminit
Disavantazhet:
I ndjeshëm ndaj ndotësve
Lehtë për t'iu nënshtruar elektromigrimit
Mustaqe metalike argjendi
Dritare e shkurtër montimi pas shpaketimit
Vështirësi në testimin elektrik
Nikeli kimik, paladiumi kimik, zhytja në ar (ENEPIG)
Krahasuar me ENIG, ENEPIG ka një shtresë shtesë paladiumi midis nikelit dhe arit, e cila mbron më tej shtresën e nikelit nga korrozioni dhe parandalon njollat e mundshme të zeza gjatë trajtimit sipërfaqësor me ENIG, duke siguruar kështu një avantazh në lëmimin e sipërfaqes. Trashësia e depozitimit të nikelit është rreth 3-6 μ m, trashësia e paladiumit është rreth 0.1-0.5 μ m, dhe trashësia e arit është 0.02-0.1 μ m. Edhe pse trashësia e shtresë ari është më i hollë se ENIG, është më i shtrenjtë.
Struktura e shtresave të bakrit, nikelit, paladiumit të arit mund të lidhet drejtpërdrejt me tela në shtresën e veshjes. Shtresa e fundit e arit është shumë e hollë dhe e butë, dhe dëmtimet e tepërta mekanike ose gërvishtjet e thella mund ta ekspozojnë shtresën e paladiumit.
Nikeli kimik, paladiumi kimik, zhytja në ar (ENEPIG)
Përparësia:
Sipërfaqe jashtëzakonisht e sheshtë
Lidhja e telit
Mund të ngjitet me ripërpunim shumë herë
Besueshmëri e lartë e nyjeve të saldimit
Jetëgjatësi e gjatë
Disavantazhet:
çmim i shtrenjtë
Lidhja e telit të arit nuk është aq e besueshme sa lidhja e butë e arit
Rruaza kallaji të lehta për t’u prodhuar
Procesi kompleks
Vështirësi në kontrollin e procesit të përpunimit
Nikel/ari elektrolitik
Ari i nikelit i elektrolizuar ndahet në "ar të fortë" dhe "ar të butë".
Ari i fortë ka një pastërti të ulët (99.6%) dhe përdoret zakonisht për gishtat e arit. (Lidhës skajesh PCB), kontaktet e PCB-së ose zona të tjera të forta konsumimi. Trashësia e arit mund të ndryshojë sipas kërkesave.
Ari i butë është më i pastër (99.9%) dhe përdoret zakonisht për lidhjen e telave.
Ar i fortë elektrolitik
Ari i fortë është një aliazh ari që përmban komplekse kobalti, nikeli ose hekuri. Nikeli me stres të ulët përdoret midis veshjes me ar dhe bakrit. Ari i fortë është i përshtatshëm për komponentët që përdoren shpesh dhe që kanë shumë gjasa të konsumohen, siç janë pllakat mbajtëse, gishtat e artë dhe tastierat.
Trashësia e trajtimit sipërfaqësor të arit të fortë mund të ndryshojë në varësi të aplikimit. Trashësia maksimale e rekomanduar e saldueshme për IPC është 17.8 μ in, 25 μ në ar dhe 100 μ në nikel për aplikimet IPC1 dhe Klasa 2, dhe 50 μ në ar dhe 100 μ në nikel për aplikimet IPC3.
Ar i butë elektrolitik
Përdorur kryesisht për PCB që kërkojnë lidhje teli dhe saldim të lartë, nyjet e saldimit prej ari të butë janë më të sigurta në krahasim me arin e fortë.
Trajtim i butë elektrolitik i sipërfaqes së arit
Nikel/ari elektrolitik
Përparësia:
Jetëgjatësi e gjatë
Besueshmëri e lartë e nyjeve të saldimit
Sipërfaqe e qëndrueshme
Disavantazhet:
Shumë e shtrenjtë
Gishti i artë kërkon instalime elektrike shtesë përçuese në tabelë
Ari i fortë ka saldueshmëri të dobët
03
Si të zgjidhni procesin e trajtimit sipërfaqësor të PCB-së?
Procesi i trajtimit sipërfaqësor të PCB do të ndikojë drejtpërdrejt në prodhimin, sasia e ripërpunimit, shkalla e dështimit në vend, aftësia e testimit dhe shkalla e skrapit. Për cilësinë dhe performancën e produktit përfundimtar, është e nevojshme të zgjidhet një proces trajtimi sipërfaqësor që përmbush kërkesat e projektimit. Në inxhinieri, mund të merren në konsideratë perspektivat e mëposhtme:
Rrafshësia e jastëkut
Sheshësia e jastëkëve të saldimit ndikon drejtpërdrejt në cilësinë e saldimit të PCBA-së, veçanërisht kur ka BGA relativisht të mëdha ose hap më të vogël μ BGA në pllakë, ENIG, ENEPIG dhe OSP mund të zgjidhen kur shtresa mbrojtëse në sipërfaqen e jastëkut të saldimit duhet të jetë e hollë dhe uniforme.
Saldueshmëria dhe Lagështia
Saldueshmëria është gjithmonë një faktor kyç për PCB-në. Ndërkohë që plotësohen kërkesat e tjera, këshillohet të zgjidhni një proces trajtimi sipërfaqësor me saldueshmëri të lartë për të siguruar rendimentin e saldimit reflow.
Frekuenca e saldimit
Sa herë duhet të bashkohet ose ripërpunohet PCB? Procesi i trajtimit sipërfaqësor të OSP nuk është i përshtatshëm për ripërpunim më shumë se dy herë. Aktualisht, do të zgjidhen edhe proceset e trajtimit sipërfaqësor kompozit, të tilla si zhytja në ar + OSP. Aktualisht, produktet elektronike të nivelit të lartë, të tilla si telefonat inteligjentë, do të zgjedhin këtë proces trajtimi.
Pajtueshmëria e RoHS
Elementi plumb në PCBA vjen kryesisht nga kunjat e komponentëve, Jastëkë PCB dhe bashkues. Për të qenë në përputhje me rregulloret ROHS, metoda e trajtimit sipërfaqësor të PCB-së duhet të jetë gjithashtu në përputhje me standardet ROHS. Për shembull, ENIG, kallaji, argjendi dhe OSP janë të gjitha në përputhje me standardet ROHS.
Lidhje metalike
Nëse kërkohet lidhje me tela ari ose alumini, ajo mund të kufizohet në ENIG, ENEPIG dhe ar të butë elektrolitik.
Besueshmëria e nyjeve të saldimit
Procesi i trajtimit sipërfaqësor të PCB-së mund të ndikojë gjithashtu në rezultatin përfundimtar. cilësia e saldimit të PCBA-sëNëse kërkohen nyje saldimi me besueshmëri të lartë, mund të zgjidhet përdorimi i procesit të arit me zhytje ose të arit nikel-paladium.
