نهاية سطح لوحة الدوائر المطبوعة

ما هو تشطيب سطح لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)؟

نهاية سطح لوحة الدوائر المطبوعة هي خطوة أساسية في مرحلة ما بعد المعالجة في إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة الفارغة. وتشير إلى ترسيب طلاء وظيفي موحد وكثيف على سطح الطبقة النحاسية الفارغة للوحة الدوائر المطبوعة من خلال طرق كيميائية أو فيزيائية أو كهروكيميائية. وتتمثل وظيفتها الأساسية في معالجة المشكلات المتعلقة بسهولة أكسدة النحاس العاري وضعف قابليته للصهر، فضلاً عن تكيّفها مع متطلبات الأداء لمختلف سيناريوهات الاستخدام. وتعتبر هذه الخطوة مهمة لضمان موثوقية اللحام، والمتانة، والأداء الكهربائي للوحات الدوائر المطبوعة المجمعة (PCBAs).

الهدف الأساسي

• مقاومة الأكسدة والتآكل: النحاس الخالص المعرض للهواء والرطوبة معرّض للأكسدة، ما يؤدي إلى تكوّن أكسيد النحاس، وبالتالي فشل عملية اللحام وانخفاض الأداء الكهربائي. يمكن لطبقات العلاج السطحي أن تعزل طبقة النحاس عن البيئة الخارجية، مما يُطيل فترة التخزين وعمر لوحات الدوائر المطبوعة (PCBAs).

• تحسين موثوقية اللحام: يجب أن يكون الطلاء ذو قابلية جيدة للترطيب لتقليل خطر حدوث وصلات لحام باردة أو وصلات لحام كاذبة، وهو ما يجعله مناسبًا بشكل خاص لمتطلبات لحام المكونات الدقيقة مثل 03015 وQFP في تقنية التركيب على السطح (SMT).

• ضمان الأداء الكهربائي: يمكن لبعض الطبقات تقليل مقاومة التلامس وتحسين استقرار نقل الإشارة، لتلبية متطلبات أداء الدوائر عالية التردد وعالية السرعة.

• القابلية على التكيّف مع سيناريوهات خاصة: توفير حماية مخصصة للبيئات شديدة الحرارة، والرطوبة العالية، وذات النظافة الفائقة.

أنواع المعالجة السطحية الشائعة

مزايا عملية معالجة الأسطح من Kingfield

• مراقبة الجودة الشاملة في جميع المراحل: من المواد الخام إلى المنتجات النهائية، تتوافق مع معايير IPC-6012 و ISO9001؛

• حلول مخصصة: نوصي بالحل الأمثل لمعالجة السطح وفقًا لاحتياجات العملاء، ونقدم دعمًا لتخصيص الطلاءات الخاصة؛

• الامتثال للبيئة: تفي جميع العمليات بمتطلبات البيئة RoHS وREACH، وهي خالية من الرصاص والهالوجين، وتوافق معايير البيئة في الصناعات الرفيعة مثل الصناعات الطبية والسيارات.

عمليات علاج الأسطح لأنواع مختلفة من لوحات الدوائر المطبوعة

يعتبر معالجة سطح اللوحة الدوارة (PCB) خطوة أساسية في المعالجة اللاحقة أثناء إنتاج اللوحات العارية. وتشمل هذه العملية تشكيل طبقة واقية وظيفية على الطبقة النحاسية باستخدام أساليب كيميائية أو فيزيائية أو كهروكيميائية. وتهدف هذه العملية بشكل أساسي إلى معالجة مشكلات مثل أكسدة النحاس العاري وانخفاض موثوقية اللحام، فضلاً عن التكيف مع متطلبات الأداء في مختلف سيناريوهات الاستخدام. فيما يلي تحليل متعمق للعمليات الشائعة:

HASL – خيار اقتصادي من حيث التكلفة

مبدأ العملية： تُغمر لوحة PCB الأساسية في لحام منصهر، ثم يتم إزالة اللحام الزائد بواسطة سكين هواء ساخن عالي الضغط لتشكيل طبقة لحام موحدة على سطح الطبقة النحاسية. وبعد التبريد، تتصلب الطبقة وتتخذ شكلها النهائي.

المعايير الأساسية：

سمك الطبقة: 5-25 ميكرومتر؛

درجة حرارة اللحام: 235-245 درجة مئوية للسبائك التقليدية الرصاصية القصديرية، و250-260 درجة مئوية للسبائك الخالية من الرصاص؛

مدة الصلاحية: 6-12 شهرًا في الظروف العادية؛

المعايير البيئية: النماذج التقليدية التي تحتوي على الرصاص لا تتوافق مع معايير RoHS، بينما تتوافق النماذج الخالية من الرصاص مع RoHS/REACH.

الميزات الرئيسية

المزايا: تكلفة منخفضة، عملية ناضجة، توافق قوي في اللحام، مقاومة جيدة للتآكل.

القيود: استواء السطح متوسط، غير مناسب للمكونات ذات الملعب الدقيق؛ قد يؤدي المعالجة الحرارية العالية للوحات الدوائر الخالية من الرصاص إلى تشوه بسيط لطبقة الأساس للوحة الدائرة.

التطبيقات النموذجية： الأجهزة الاستهلاكية، المعدات الصناعية العامة، وحدات الطاقة، الأجهزة الطبية منخفضة المستوى.

ENIG – الخيار الأول للدقة العالية والمتطورة

1. مبدأ العملية

تُستخدم طريقة الترسيب الكيميائي لتكوين طبقة عازلة من سبيكة النيكل-الفوسفور أولاً على سطح طبقة النحاس، ثم يتم ترسيب طبقة رقيقة من الذهب. ولا تحتاج العملية بأكملها إلى كهرباء، وتتميز الطبقة بتوصيل عالي التوحيد

2. المعلمات الأساسية

• سماكة طبقة النيكل: 5-10 ميكرومتر، سماكة طبقة الذهب: 0.05-1.0 ميكرومتر

• خشونة السطح: Ra<0.1μm

• مدة التخزين: 12-24 شهرًا في بيئة مغلقة وجافة

• مقاومة التآكل : اختبار الرش الملحى ≥96 ساعة (الدرجة الصناعية)، ≥144 ساعة (الدرجة العسكرية)

3. الميزات الرئيسية

المميزات: سطح أملس (مناسب للمكونات الدقيقة مثل BGA وQFP)، توصيل كهربائي ممتاز، مقاومة قوية للأكسدة/التآكل، مناسب للدوائر عالية التردد، يدعم اللحام المتكرر والتركيب/الإزالة.

قيود: تكلفة أعلى، يمكن أن تؤدي طبقات الذهب السميك جدًا إلى ظاهرة "هشاشة الذهب"، وتتطلب تحكمًا عالي المستوى في العملية.

4. التطبيقات النموذجية معدات اتصالات عالية الجودة (محطات قاعدة 5G، وحدات الألياف البصرية)، المعدات الطبية (أجهزة التنفس الاصطناعي، تخطيط القلب الكهربائي)، الإلكترونيات السياراتية، منتجات الفضاء والطيران، ووحدات تحكم صناعية دقيقة.

ثالثًا. OSP – حلول بيئية عالية الكثافة.

1. مبدأ العملية

من خلال الامتصاص الكيميائي، يتم تشكيل فيلم عضوي رقيق جدًا على سطح النحاس العاري، مما يعزله عن الهواء والرطوبة. أثناء اللحام، يمكن أن يتحلل هذا الفيلم عند درجات حرارة عالية دون التأثير على تبليل اللحام.

2. المعلمات الأساسية

سمك الطلاء: 0.2-0.5 ميكرومتر؛

درجة حرارة اللحام: ≤260℃;

مدة الصلاحية: 6-12 شهرًا في بيئة جافة ومغلقة (قد تؤدي الرطوبة الأعلى من 60% إلى فشل المنتج);

المعايير البيئية: خالٍ من المعادن الثقيلة والهالوجينات، ويتوافق مع معايير RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. الميزات الرئيسية

المميزات: عملية صديقة للبيئة، بتكلفة معتدلة، وسطح ناعم، ولا يؤثر على تبديد حرارة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، ولا يترك أي بقايا بعد اللحام.

قيود: مقاومة معتدلة للحرارة، ومتطلبات عالية لبيئة التخزين، وغير مقاوم للاحتكاك.

4. التطبيقات النموذجية الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأجهزة إنترنت الأشياء، واللوحات الإلكترونية عالية الكثافة (لوحات متعددة الطبقات، ولوحات HDI)

IV. الطلاء بالغمر بالفضة – خيار ممتاز للمنتجات عالية التردد والمتوسطة إلى الراقية

1. مبدأ العملية：

يتم ترسيب طبقة من الفضة النقية على سطح طبقة النحاس من خلال تفاعل استبدال. لا يتطلب الأمر استخدام الكهرباء، وتكون طبقة الفضة متجانسة وكثيفة، وتتميز بموصلية ممتازة وقابلية جيدة لللحام.

2. المعلمات الأساسية

• سمك طبقة الفضة: 0.8-2.0 مايكرومتر

• خشونة السطح: Ra < 0.15 μm

• مدة الصلاحية: 6-9 أشهر في عبوة مفرغة من الهواء

• التوصيلية: مقاومة التلامس < 3 mΩ

3. الميزات الرئيسية

المميزات: فقدان منخفض لنقل الإشارة، قابلية جيدة للتبلل أثناء اللحام، تكلفة أقل من تقنية ENIG، خالية من الرصاص والهالوجين، صديقة للبيئة، ونعومة عالية للسطح.

قيود: تتأكسد طبقة الفضة بسهولة، ومقاومتها للتآكل أقل قليلاً من تقنية ENIG، ويُلزم التحكم بدرجة الحرارة أثناء عملية اللحام.

4. التطبيقات النموذجية： محطات قواعد الاتصالات، والراوترات، وأجهزة التبديل، ووحدات التحكم الصناعية، وأجهزة الاختبار، والإلكترونيات الاستهلاكية من متوسطة إلى عالية الجودة.

V. القلع بالقصدير – حل متوافق مع الخطوط الدقيقة

1. مبدأ العملية

يتم ترسيب طبقة من القصدير النقي على سطح طبقة النحاس من خلال تفاعل استبدال. تشبه طبقة القصدير المادة المستخدمة في اللحام، ولها توافق ممتاز أثناء عملية اللحام، ويمكنها تكوين وصلات لحام موثوقة مباشرة دون الحاجة إلى معالجة إضافية.

2. المعلمات الأساسية

سمك طبقة القصدير: 1.0-3.0 ميكرومتر؛

خشونة السطح : Ra<0.15 ميكرومتر؛

مدة الصلاحية: 6-9 أشهر في بيئة مغلقة؛

درجة حرارة اللحام: 240-255℃

3. الميزات الرئيسية

المميزات: سطح أملس، أداء لحام مستقر، خالي من الرصاص وصديق للبيئة، وتكلفة أقل مقارنة بـ ENIG/القلع بالفضة، ومتطلبات تخزين أكثر مرونة.

قيود: طبقة لحام أكثر ليونة، عرضة للخدوش، وقد تتطور عليها "شعيرات لحام" في بيئات ذات درجات حرارة عالية لفترة طويلة.

4. التطبيقات النموذجية الإلكترونيات السيارات، وأجهزة الاستشعار الصناعية، وأجهزة المنزل الذكي، ولوحات الدوائر المطبوعة متوسطة إلى عالية المستوى

الجدول السادس: مقارنة بالاختلافات الأساسية في العمليات السائدة