5 روش آبکاری PCB: کدام نوع برای پروژه شما مناسب است ؟
در این مقاله 5 روش آبکاری PCB را برای شما معرفی خواهیم کرد و کمک می کنیم تا بتوانید روش مناسب برای پروژه خود را بیابید. انتخاب روش آبکاری سطح برد مدار چاپی یکی از گام های حیاتی در طراحی و تولید بردهای الکترونیکی است.
آبکاری از خوردگی و اکسیدشدن سطح مس جلوگیری می کند. همچنین سطحی را فراهم می کند که لحیم کاری قطعات روی برد مدار چاپی به خوبی صورت پذیرد. چندین عامل وجود دارد که در زمان انتخاب روش آبکاری باید در نظر گرفته شود:
- قطعاتی قرار است بکار گرفته شود
- حجم محصولات تولیدی مورد نظر
- الزامات در نظر گرفته شده برای دوام کاری
- تاثیر بر محیط زیست
- هزینه
در ادامه 5 روش متداول آبکاری سطح PCB را مطرح می کنیم و مزایا و معایب هر یک را توضیح خواهیم داد.
اولین روش آبکاری PCB: آبکاری با هوای داغ HASL
Hot Air Solder Leveling (HASL) این روش در ایران با نام هات ایر یا هوای داغ معروف است. این روش ارزان ترین راه برای آبکاری و پرداخت سطح PCB است.
این روش بسیار در دسترس و مقرون به صرفه است. برد مدار چاپی را قلع مذاب فرو می کنند و سپس با یک چاقوی هوای داغ سطح آن را صاف می گردد. اگر در طراحی پروژه خود از قطعات THD یا قطعات SMD بزرگ استفاده کرده باشد، HASL بخوبی عمل می کند. اگر در طراحی خود از قطعات SMD کوچکتر از 0805 یا SOIC استفاده کرده باشید، این روش خیلی ایده آل نمی باشد.
چون در HASL سطوح کاملا صاف نیستند و این ناهمواری در قطعات با پکیج های کوچک خود را نشان خواهد داد. لحیم استفاده شده در این روش به طور معمول ترکیبی از قلع و سرب است. این بدان معناست که با استاندارد RoHS همخوانی ندارد. اگر قصد دارید که مصرف سرب در پروژه خود را کاهش دهید بهتر است از روش بدون سرب HASL استفاده کنید.
مزایا:
- لحیم پذیری عالی
- کم هزینه و مقرون به صرفه
- توانایی انجام و پرداخت در ابعاد بزرگ
- بسیار شناخته شده و با تجربه صنعتی طولانی
معایب:
- تفاوت در ضخامت و توپوگرافی بین پدهای بزرگ و کوچک
- نامناسب برای قطعات SMD و BGA با گام کوچکتر از 20 میل
- اتصال ناخواسته بین پدهای با فاصله کم
- برای محصولات HDI (با تراکم بالا و پیچیده) ایده آل نیست
روش آبکاری هوای داغ بدون سرب Lead-Free HASL
این روش همان طور که از اسمش پیداست، کاملاً مشابه HASL است ولی با یک تفاوت مهم و اینکه از لحیم قلع-سرب استفاده نمی کند. به جای آن از ترکیبات مانند قلع-مس، قلع-نیکل و یا قلع-مس-نیکل-ژرمانیوم استفاده می شود.
این اتفاق Lead-Free HASL را به روشی مقرون به صرفه و مطابق با استاندارد RoHS تبدیل می کند. ولی برخی از معایب روش HASL را به ارث برده است و برای قطعات کوچک مناسب نیست. در پروژه هایی که قطعات کوچک مورد استفاده قرار گرفته است روش های Immersion coating انتخاب بهتری هستند. این روش ها گران تر و برای این اهداف مناسب تر می باشند.
مزایا:
- لحیم پذیری عالی
- نسبتاً ارزان
- توانایی انجام و پرداخت در ابعاد بزرگ
- امکان اعمال حرارت برای چندین بار بدون آسیب دیدن
معایب:
- تفاوت در ضخامت و توپوگرافی بین پدهای بزرگ و کوچک
- نیاز به حرارت بالا، در حدود 260 تا 270 درجه سانتی گراد
- نامناسب برای قطعات SMD و BGA با گام کوچکتر از 20 میل
- اتصال ناخواسته بین پدهای با فاصله کم
روش سوم: آبکاری غوطه ای قلع
در تمام روش های آبکاری غوطه ای (Immersion) به یک پروسه شیمیایی نیاز است. در این روش یک لایه فلزی صاف روی بخش های مورد نظر نشانده می شود. صاف بودن سطوح در این روش باعث می شود برای قطعات با پکیج کوچک مناسب باشد. قلع ارزان ترین فلز برای بکار بردن در آبکاری غوطه ای می باشد.
این انتخاب مقرون به صرفه با خود معایبی نیز به همراه دارد. ایراد اصلی در استفاده از قلع این است که با گذر زمان روی سطح قلع لکه های هایی به وجود می آید و سطح آن کدر می شود. برای جلوگیری لحیم کاری ضعیف و ناقص باید PCB هایی که با این روش آبکاری شده اند در کمتر از 30 روز مورد استفاده قرار بگیرند.
اگر حجم محصولات تولیدی شما زیاد است نباید موردی برای شما ایجاد کند. چون قاعدتاً قطعات بر روی PCB های تولید شده در زمان کوتاهی مونتاژ خواهند شد و در این مدت برای سطوح آبکاری شده مشکلی به وجود نخواهد آمد. در صورتی که حجم محصولات تولیدی شما کم است یا احتمال آن است که فاصله زمانی بین تولید PCB ها و زمان مونتاژ قطعه بر روی آنها طولانی باشد از روش آبکاری غوطه ای نقره استفاده کنید.
مزایا:
- سطوح کاملاً صاف و تخت.
- مناسب برای قطعات با گام پایه پایین مانند BGA و پکیج های کوچک.
- آبکاری با قیمت متوسط و بدون سرب.
- لحیم پذیری خوب حتی بعد از چندین مرحله حرارت دیدن.
معایب:
- بسیار حساس و نیاز به استفاده به دستکش.
- امکان پیدایش خار های بسیار نازک از قلع.
- نیاز به سولدر مسک (رنگ محافظ) با ضخامت بالا (بیشتر از 5 میل).
- پختن قبل از استفاده می تواند اثرات منفی داشته باشد.
- برای مسک ها (محافظ) قابل برداشت پیشنهاد نمی شود.
روش چهارم: آبکاری غوطه ای با نقره
در این روش، نقره مثل قلع با مس واکنش نشان نمی دهد. البته اگر زیاد در معرض هوا باشد اکسید می شود. و این یعنی باید در بسته بندی از روشی بهره برد که این لکه ها بر روی سطح نقره پدید نیاید.
با بسته بندی خوب، PCB با این روش، بین 6 تا 12 ماه بردهای مدار چاپی توانایی لحیم پذیری خود را حفظ می کنند. البته بعد از خارج کردن از بسته بندی بهتر است در کمتر از یک روز استفاده شوند. برای رسیدن به زمان نگهداری بالا باید از آبکاری غوطه ای طلا استفاده کرد.
مزایا:
- سطوح کاملاً صاف و تخت.
- مناسب برای قطعات با گام پایه پایین مانند BGA و پکیج های کوچک.
- آبکاری با قیمت متوسط و بدون سرب.
- لحیم پذیری خوب حتی بعد از چندین مرحله حرارت دیدن.
معایب:
- خیلی حساس در برابر لکه شدن و اکسید شدن سطحی.
- نیاز به بسته بندی خاص.
- با توجه به زمان قابل مصرف کم می تواند در حجم و نرخ مونتاژ اثر سوء داشته باشد.
- برای مسک ها (محافظ) قابل برداشت پیشنهاد نمی شود.
روش آخر: آبکاری غوطه ای طلا (ENIG)
در روش Electroless Nickel Immersion Gold که به طور مخفف ENIG نامیده می شود، یک لایه نازک از طلا بر روی نیکل الکترولس یا الکترولیتیک نشانده می شود. این روش از پوشش و آبکاری سخت و با دوام است. PCB های آبکاری شده با این روش مدت زمان زیادی می توانند در قفسه نگه داری شوند. البته همین ویژگی های خوب در ازای قیمت و هزینه ی زیاد به دست می آید. آبکاری غوطه ای طلا از سایر روش ها گران تر است.
مزایا:
- سطوح کاملاً صاف و تخت.
- مناسب برای قطعات با گام پایه پایین مانند BGA و پکیج های کوچک.
- پروسه امتحان و تست شده.
- دارای قابلیت Wire Bonding.
معایب:
- گران قیمت
- امکان وقوع Black Pad برای قطعات BGA
- نیاز به سولدر مسک (رنگ محافظ) با ضخامت بالا .
- از سولدر مسک محدود کننده (Defined solder mask) برای BGA نمی توان استفاده کرد.
انتخاب روش مناسب آبکاری برای پروژه الکترونیکی شما
برای انتخاب روش آبکاری مناسب با بررسی حجم تولیدی و ابعاد قطعات مصرفی شروع کنید. همچنین دوام PBC های چاپ شده، تاثیرات آن ها بر محیط زیست و قیمت را نیز در نظر داشته باشید. با بررسی این عوامل می تواند به نتیجه درست برسید و بهترین انتخاب برای پروژه خود را بیابید. همچنین می توانید با ما در شرکت مرصا تماس بگیرید و ما بهینه ترین روش رو به شما پیشنهاد می دهیم. مرصا ارائه کننده خدمات PCBA در مشهد می باشد و شما می توانید برای تولید PCB های پروژه خود بر روی لینک زیر کلیک کنید و برای بردهای الکترونیکی خود استعلام قیمت بگیرید.
منبع:
https://www.gabrian.com/5-types-of-pcb-surface-finishes-is-one-of-them-right-for-your-project/
