גימור משטח PCB

מהו סיום משטח של PCB?

גימור משטח PCB היא שלב עיבוד ליבה בייצור פחית PCB. זה מתייחס להצבת שכבתเคลס אחידה וצפופה על פני השכבה הגדומה של הנחושת ב-PCB באמצעות שיטות כימיות, פיזיקליות או אלקטרוכימיות. הפונקציה העיקרית שלה היא לפתור נקודות כאב של נחושת גלומה שנוטה להתחמצנות ולצינור לא טוב, תוך התאמה לדרישות הביצועים של תרחישי יישום שונים. זהו שלב מפתח בבטיחות האמינות בחיבור, אורך החיים והביצועים החשמליים של PCBA.

מטרה מרכזית

• עמידות בפני חימצון וקורוזיה: נחושת גולמית שנחשפת לאוויר וללחות עשויה להתחמצן, מה שמייצר חומר אוקסיד של נחושת, ומביא לכישלון בחיבורי הלחמה ולצניחה בביצועים החשמליים. שכבת טיפול פנים יכולה לבודד את שכבת הנחושת מהסביבה החיצונית, ולהאריך את תקופת האחסון ואת מחזור החיים של לוחות PCB.

• שיפור אמינות הלחמה: השכבה חייבת להיות בעלת התפשטות טובה (wettability) כדי להפחית את הסיכון לחיבורים לקויים או לחיבורים מטושטשים, במיוחד עבור רכיבים קטנים ומדויקים כמו 03015 ו-QFP בתהליך SMT.

• שמירה על ביצועים חשמליים: חלק מהשכבות יכולות להפחית את התנגדות המגע ולשפר את יציבות העברת האות, כדי לעמוד בדרישות של מעגלים בתדר גבוה ומהירים.

• התאמה לתרחישים מיוחדים: ניתנת הגנה מותאמת אישית לסביבות בעלות טמפרטורה גבוהה, לחות גבוהה ודרישות ניקיון מוגברות.

סוגי טיפול פנים נפוצים

יתרונות תהליך עיבוד הפנים של Kingfield

• בקרת איכות בתהליך מלא: מהחומרים הראויים עד למוצר הסופי, עמידה בתקני IPC-6012 ו-ISO9001;

• פתרונות מותאמים אישית: מומלץ על פתרון העיבוד האופטימלי בהתאם לצורכי הלקוח, ותומך בהתאמה מותאמת של ציפויים מיוחדים;

• תאימות סביבתית: כל התהליכים עומדים בדרישות הסביבתיות של RoHS ו-REACH, חסרי עופרת וחסרי חלוגנים, ותואמים לדרישות הסביבתיות של תעשיות מתקדמות כמו רפואה ואוטומotive.

תהליכי עיבוד פנים לסוגים שונים של PCBs

טיפול בשטח של PCB הוא שלב עיבוד יסודי בתהליך ייצור הלוחות הרכים. הוא כולל יצירת שכבת מיגון פונקציונלית על שכבת הנחושת באמצעות שיטות כימיות, פיזיקליות או אלקטרוכימיות. תהליך זה נועד לטפל בבעיות כמו חמצון של נחושת רכה ואמינות חלשה בחיבור לולאה, וכן להתאים את הביצועים לדרישות של תרחישים יישומיים שונים. להלן ניתוח מפורט של תהליכים נפוצים:

HASL – בחירה כלכלית

עקרון התהליך: הלוח ה PCB הלא מצופה משוחה בלחם נוזלי, ונותר יותר מדי לحام שמסולק על ידי סכין אויר חם בלחץ גבוה, כדי ליצור שכבת לحام אחידה על פני שכבת הנחושת. לאחר הקפאה, השכבה מתמצקת ומקבלת צורה.

פרמטרים מרכזיים:

עובי שכבה: 5-25μm;

טמפרטורת לחימור: 235-245℃ ל합כות עופרת- станום מסורתיות, 250-260℃ ל합כות חסרות עופרת;

תוחלת חיים: 6-12 חודשים בתנאים רגילים;

תקני סביבה: מודלים מסורתיים שמכילים עופרת אינם עונים על תקני RoHS, מודלים ללא עופרת עונים על תקני RoHS/REACH.

תכונות עיקריות

יתרונות: עלות נמוכה, תהליך בשל, תאימות לחיבור לולאה טובה, עמידות טובה בפני שחיקה.

מגבלות: שטחность המשטח היא ממוצעת, אינה מתאימה לרכיבים מרוחקים במרווחים קטנים; עיבוד בטמפרטורה גבוהה של לוחות PCB ללא עופרת עלול לגרום לעיוות קל בתשתית הלוח.

יישומים טיפוסיים: מוצרי אלקטרוניקה, ציוד תעשייתי כללי, מודולי כוח, מכשירים רפואיים מתקדמים.

ENIG – הבחירה המובילה לדיוק מתקדם

1. עיקרון תהליך

משתמשים בשיטת שיקוע כימי כדי ליצור תחילה שכבת מחסום של יניקל-זרחן על פני שכבת הנחושת, ולאחר מכן משקעים שכבת זהב דקה. התהליך אינו מצריך חשמל, והשכבה המתקבלת בעלת אחידות

2. פרמטרים מרכזיים

• עובי שכבת ניקל: 5-10 מיקרומטר, עובי שכבת זהב: 0.05-1.0 מיקרומטר

• חוסר אחידות משטח: Ra<0.1μm

• תקופת איחסון: 12-24 חודשים בסביבה עקרה וייבשה

• עמידות בפני קורוזיה : בדיקת רסס מלח ≥96 שעות (דרגה תעשייתית), ≥144 שעות (דרגה צבאית)

3. תכונות מרכזיות

יתרונות: משטח חלק (מתאים לרכיבים Прецизиוניים כגון BGA ו-QFP), מוליכות מעולה, עמידות חזקה בפני חמצון/קורוזיה, מתאים לدوائر בתדר גבוה, תומך בהלחמה חוזרת והכנסה/הוצאה.

הגבלה: עלות גבוהה יותר, שכבות זהב עבות מדי עלולות להוביל ל"שבירות זהב", ודורשות שליטה רבה בתהליך ייצור.

4. יישומים טיפוסיים ציוד תקשורת מתקדם (תחנות בסיס 5G, מודולי אופטיקה), ציוד רפואי (מכונות שיזוף, מדדי דופק), אלקטרוניקה לרכב, מוצרים לטיסה וחלל, ומודולים Преציזיוניים לבקרת תעשייתית.

III. OSP – פתרון לסביבה בעלת צפיפות גבוהה.

1. עיקרון תהליך

באמצעות ספיחה כימית, נוצר סרט אורגני דק ביותר על פני הנחושת הלא מוגנת, שמפריד אותו מהאוויר והumidity. במהלך הלحام, הסרט יכול להתפרק בטמפרטורות גבוהות ללא השפעה על רטיבות הלحام.

2. פרמטרים מרכזיים

עובי ציפוי: 0.2-0.5μm;

טמפרטורת לحام: ≤260℃;

חיי מדף: 6-12 חודשים בסביבה יבשה ואטומה (לחות > 60% עלולה לגרום לכישלון);

תקני סביבה: חסר מתכות כבדות והלוגנים, עומד בדרישות RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. תכונות מרכזיות

יתרונות: תהליך ידידותי לסביבה, עלות מתונה, משטח חלק, אינו משפיע על פיזור חום של PCB, אין שאריות לאחר לحام.

הגבלה: עמידות מתונה בפני טמפרטורה, דרישות גבוהות לסביבת אחסון, לא עמיד לחיכוך.

4. יישומים טיפוסיים טלפונים חכמים, טאבלטים, מחשבים ניידים, מכשירי אינטרנט של הדברים (IoT), PCB צפוף (פלטות רב-שכבות, פלטות HDI)

IV. שיקוע כסף – בחירה מובילה למוצרים בתדר גבוה ובفئة הביניים והגבוהה

1. עקרון התהליך:

שכבה של כסף טהור משקעים על פני שכבת נחושת באמצעות תגובה של תמורה. איננה נדרשת חשמל, והשכבה של הכסף אחידה וצפופה, ובעלת מוליכות ויכולת לחימצון מצוינת.

2. פרמטרים מרכזיים

• עובי שכבת הכסף: 0.8-2.0 מיקרומטר

• חוסר אחידות משטח: Ra < 0.15 μm

• חיי מדף: 6-9 חודשים באריזה ריקמית

• מוליכות: התנגדות מגע < 3 mΩ

3. תכונות מרכזיות

יתרונות: איבודים נמוכים בהעברת אותות, רטיבות טובה בחימצון, עלות נמוכה יותר מ-ENIG, ללא עופרת וללא הלוגנים, ידידותי לסביבה, חלק דופן גבוה.

הגבלה: שכבת הכסף עשויה להioxidize, עמידות בפני שחיקה פחותה במקצת מ-ENIG, נדרשת בקרה על הטמפרטורה במהלך החימצון.

4. יישומים טיפוסיים: תחנות בסיס של תקשורת, ראוטרים, מפסקים, מודולי בקרה תעשייתית, מכשירי מדידה, ואלקטרוניקה צרכנית ממוצעת ועד גבוהה.

V. ציפוי טין בצלילה – פתרון תואם לפסים צרים

1. עיקרון תהליך

שכבת טין נקי מוטשטט על פני השטח של שכבת הנחושת באמצעות תגובה של חילוף. שכבת הטין דומה בחומרתה ללחם, תואמת היטב במהלך הלحام, ויוצרת חיבורים מהימנים ללא צורך בעיבוד נוסף.

2. פרמטרים מרכזיים

עובי שכבת טין: 1.0-3.0μm;

רuggedות פנייתית: Ra<0.15μm;

חיי מדף: 6-9 חודשים בסביבה חסומה;

טמפרטורת לحام: 240-255℃

3. תכונות מרכזיות

יתרונות: משטח חלק, ביצועי לحام יציבים, חוסר עופרת וידידותי לסביבה, עלות נמוכה יותר בהשוואה ל-ENIG/צלילת אבץ, דרישות אחסון גמישות יותר.

הגבלה: שכבת לחם רכה יותר, עשויה להיפגע בקלות, עלולה לפתח "צמחיית לחם" בסביבות חמות למשך זמן ממושך.

4. יישומים טיפוסיים אלקטרוניקה לרכב, חיישנים תעשייתיים, מכשירי בית חכמים, PCBים ממוצעים ועד מתקדמים

VI. טבלת השוואה של ההבדלים המרכזיים בתהליכי הייצור הנפוצים