EN
ผิวเคลือบแผ่นวงจรพีซีบี
โซลูชันการเคลือบผิวแผงวงจรพีซีบีคุณภาพสูงสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ อุตสาหกรรม ยานยนต์ และอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เลือกได้จาก ENIG, HASL, OSP, Immersion Silver และ Gold Plating — ออกแบบมาเฉพาะเพื่อเพิ่มความสามารถในการบัดกรี ความต้านทานการกัดกร่อน และความน่าเชื่อถือในระยะยาว การใช้งานที่แม่นยำ เข้ากันได้กับงานต้นแบบภายใน 24 ชั่วโมง จัดส่งรวดเร็ว และมีการสนับสนุน DFM เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุดของพีซีบีของคุณ
คำอธิบาย
พื้นผิวเคลือบบอร์ดวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (PCB) คืออะไร?
ผิวเคลือบแผ่นวงจรพีซีบี เป็นขั้นตอนการประมวลผลหลังที่สำคัญในกระบวนการผลิตแผ่นพีซีบีเปล่า ซึ่งหมายถึงการเคลือบผิวชั้นทองแดงเปล่าของพีซีบีด้วยชั้นฟังก์ชันที่สม่ำเสมอและหนาแน่น โดยใช้วิธีทางเคมี ฟิสิกส์ หรืออิเล็กโทรเคมี หน้าที่หลักคือการแก้ปัญหาชั้นทองแดงเปล่าที่มีแนวโน้มจะเกิดออกซิเดชันและมีความสามารถในการบัดกรีต่ำ พร้อมทั้งปรับให้เข้ากับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ถือเป็นขั้นตอนสำคัญในการรับประกันความน่าเชื่อถือในการบัดกรี อายุการใช้งาน และคุณสมบัติด้านไฟฟ้าของพีซีบีเอ
วัตถุประสงค์หลัก
• ป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน: ทองแดงเปลือยที่สัมผัสกับอากาศและความชื้นมีแนวโน้มที่จะเกิดการออกซิเดชัน ทำให้เกิดออกไซด์ของทองแดง ซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวในการบัดกรีและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าลดลง ชั้นเคลือบรักษาพื้นผิวสามารถแยกชั้นทองแดงออกจากสิ่งแวดล้อมภายนอก ช่วยยืดอายุการจัดเก็บและการใช้งานของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCBAs)
• เพิ่มความน่าเชื่อถือในการบัดกรี: ชั้นเคลือบต้องมีคุณสมบัติการเปียกตัวที่ดี เพื่อลดความเสี่ยงของการบัดกรีเย็นและข้อบัดกรีเทียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะกับข้อกำหนดการบัดกรีของชิ้นส่วนความแม่นยำสูง เช่น 03015 และ QFP ในการติดตั้งแบบ SMT
• รับประกันประสิทธิภาพทางไฟฟ้า: ชั้นเคลือบบางชนิดสามารถลดความต้านทานการสัมผัส และปรับปรุงความเสถียรของการส่งสัญญาณ รองรับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของวงจรความถี่สูงและความเร็วสูง
• เหมาะสำหรับสถานการณ์พิเศษ: มีการป้องกันที่ออกแบบเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความชื้นสูง และความสะอาดสูง
ประเภทการรักษาพื้นผิวทั่วไป
| ประเภทการประมวลผล | หลักการทำงานของกระบวนการ | คุณสมบัติหลัก | ข้อดี | ข้อจำกัด | สถานการณ์การใช้งานทั่วไป |
| HASL | บอร์ด PCB เปล่าจะถูกจุ่มลงในตะกั่วหลอมเหลว จากนั้นจะใช้อากาศร้อนแรงดันสูงขูดตะกั่วส่วนเกินออก เพื่อสร้างชั้นตะกั่วที่สม่ำเสมอ | ความหนาของชั้นตะกั่วอยู่ที่ 5-25μm และพื้นผิวค่อนข้างหยาบเล็กน้อย | ต้นทุนต่ำ เทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว มีประสิทธิภาพสูงในการผลิตจำนวนมาก และมีความเข้ากันได้ดีกับการเชื่อม | ความเรียบระดับปานกลาง ทำให้ไม่เหมาะกับชิ้นส่วนที่มีระยะห่างแคบ; การแปรรูปที่อุณหภูมิสูงของบอร์ดไร้สารตะกั่วอาจส่งผลต่อซับสเตรตของ PCB | อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์อุตสาหกรรมทั่วไป โมดูลพลังงาน |
| ENIG | ขั้นตอนแรกจะเคลือบด้วยชั้นโลหะผสมนิกเกิล-ฟอสฟอรัสโดยกระบวนการเคมี จากนั้นจึงชุบด้วยทองคำบางๆ ชั้นนิกเกิลทำหน้าที่เป็นชั้นกันขณะที่ชั้นทองคำช่วยให้สามารถเชื่อมและสัมผัสได้ดี | พื้นผิวเรียบ นำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี | เข้ากันได้กับชิ้นส่วนความแม่นยำและวงจรความถี่สูง สามารถใช้งานในพื้นที่สัมผัส เช่น ปุ่มและขั้วต่อ ที่ต้องมีการเสียบและถอดซ้ำๆ ได้ | ต้นทุนค่อนข้างสูง และชั้นทองคำที่หนามากเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหา "ความเปราะของทองคำ" ได้ง่าย | อุปกรณ์สื่อสารระดับสูง, อุปกรณ์ทางการแพทย์, อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์, ผลิตภัณฑ์การบินและอวกาศ |
| สป | สร้างฟิล์มอินทรีย์บนพื้นผิวทองแดงเปล่าโดยการดูดซึมทางเคมี เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันจากอากาศ | กระบวนการเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พื้นผิวเรียบเนียน และไม่ส่งผลกระทบต่อการระบายความร้อนของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) | มีราคาปานกลาง เข้ากันได้กับแผงวงจรพิมพ์ความหนาแน่นสูงและการบัดกรีแบบไม่มีตะกั่ว โดยฟิล์มสามารถสลายตัวเองตามธรรมชาติหลังจากการบัดกรี | ต้องการสภาพแวดล้อมในการจัดเก็บที่เข้มงวด โดยทั่วไปทนต่ออุณหภูมิต่ำได้ไม่ดี | สมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต, แล็ปท็อป, อุปกรณ์ IoT |
| Immersion Silver | มีการเคลือบชั้นของเงินบริสุทธิ์ลงบนพื้นผิวทองแดงเปล่าโดยใช้ปฏิกิริยาการแทนที่ ทำให้ได้ชั้นฟิล์มเงินที่มีความสามารถในการนำไฟฟ้าและการบัดกรีที่ดีเยี่ยม | สูญเสียสัญญาณต่ำ มีคุณสมบัติเปียกตัวได้ดีขณะบัดกรี และมีความเรียบเนียนของพื้นผิวสูง | ต้นทุนต่ำกว่า ENIG เข้ากันได้กับวงจรความถี่สูงและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับกลางถึงสูง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพราะไม่มีตะกั่วและไม่มีฮาโลเจน | ชั้นฟิล์มเงินมีแนวโน้มเกิดการออกซิเดชันได้ง่าย และความต้านทานต่อการกัดกร่อนต่ำกว่า ENIG เล็กน้อย | สถานีฐานการสื่อสาร เราเตอร์ โมดูลควบคุมอุตสาหกรรม และเครื่องมือทดสอบ |
| อิมเมอร์ชันดีบุก | ปฏิกิริยาการแทนที่จะทำให้เกิดการเคลือบชั้นดีบุกบริสุทธิ์ ซึ่งมีความเข้ากันได้ดีเยี่ยมกับตะกั่วบัดกรี และสามารถบัดกรีได้โดยตรง | พื้นผิวเรียบ การเชื่อมมีความเสถียร ไม่มีตะกั่วและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม | เหมาะสำหรับการประกอบชิ้นส่วนขนาดเล็กและความละเอียดสูง โดยมีต้นทุนกระบวนการผลิตต่ำกว่า ENIG และอายุการเก็บรักษานานกว่า | ชั้นดีบุกมีความนิ่มค่อนข้างมากและขีดข่วนได้ง่าย จึงควรป้องกันจากการตกหนักหรือการเสียดสี | อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์, เซ็นเซอร์อุตสาหกรรม, อุปกรณ์สมาร์ทโฮม |
ข้อได้เปรียบของกระบวนการบำบัดผิว Kingfield
• การควบคุมคุณภาพตลอดกระบวนการ: ตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ผ่านการปฏิบัติตามมาตรฐาน IPC-6012 และ ISO9001
• โซลูชันที่ปรับแต่งได้: แนะนำวิธีการบำบัดที่เหมาะสมที่สุดตามความต้องการของลูกค้า และรองรับการปรับแต่งพิเศษสำหรับชั้นเคลือบ
• ความสอดคล้องด้านสิ่งแวดล้อม: กระบวนการทั้งหมดเป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม RoHS และ REACH ปราศจากตะกั่วและฮาโลเจน รองรับมาตรฐานสิ่งแวดล้อมของอุตสาหกรรมชั้นสูง เช่น ด้านการแพทย์และยานยนต์
การวิเคราะห์กระบวนการอย่างละเอียด
กระบวนการบำบัดผิวสำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ชนิดต่างๆ
การรักษาระบบผิวของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นขั้นตอนหลังการผลิตที่สำคัญในกระบวนการผลิตแผ่นเปล่า โดยเกี่ยวข้องกับการสร้างชั้นเคลือบที่ใช้งานได้บนชั้นทองแดงโดยใช้วิธีทางเคมี ฟิสิกส์ หรือไฟฟ้าเคมี กระบวนการนี้มีจุดประสงค์หลักเพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น การเกิดออกซิเดชันของทองแดงเปล่า และความน่าเชื่อถือในการบัดกรีที่ไม่เพียงพอ ตลอดจนปรับให้เหมาะสมกับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ด้านล่างนี้เป็นการวิเคราะห์อย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับกระบวนการหลักๆ
HASL – ทางเลือกที่คุ้มค่า
หลักการทำงานของกระบวนการ： แผง PCB เปล่าจะถูกจุ่มลงในตะกั่วหลอมเหลว จากนั้นจะใช้มีดลมร้อนแรงดันสูงขูดตะกั่วส่วนเกินออก เพื่อสร้างชั้นเคลือบทะกั่วที่สม่ำเสมอบนพื้นผิวชั้นทองแดง เมื่อเย็นตัวแล้ว ชั้นเคลือบจะแข็งตัวและคงรูปร่าง
พารามิเตอร์หลัก：
ความหนาของชั้นเคลือบ: 5-25μm;
อุณหภูมิการบัดกรี: 235-245℃ สำหรับโลหะผสมตะกั่ว-ดีบุกแบบดั้งเดิม, 250-260℃ สำหรับโลหะผสมไร้ตะกั่ว;
อายุการเก็บรักษา: 6-12 เดือนภายใต้สภาวะปกติ;
มาตรฐานสิ่งแวดล้อม: รุ่นทั่วไปที่มีตะกั่วไม่เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS ส่วนรุ่นที่ไม่มีตะกั่วเป็นไปตามข้อกำหนด RoHS/REACH
ลักษณะสําคัญ
ข้อดี: ต้นทุนต่ำ กระบวนการผลิตสุกงอม มีความเข้ากันได้ดีในการบัดกรี และทนต่อการสึกหรอได้ดี
ข้อจำกัด: ความเรียบของผิวระดับปานกลาง ไม่เหมาะกับชิ้นส่วนที่มีระยะห่างแคบ; การอบอุณหภูมิสูงในแผ่นวงจรพิมพ์แบบไม่มีตะกั่ว อาจทำให้แผ่นซับสเตรตเกิดการบิดเบี้ยวเล็กน้อย
การใช้งานทั่วไป: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์อุตสาหกรรมทั่วไป โมดูลพลังงาน อุปกรณ์การแพทย์ระดับล่าง
ENIG – ตัวเลือกอันดับหนึ่งสำหรับงานความแม่นยำระดับสูง
1. หลักการดำเนินการ
ใช้วิธีการเคลือบทางเคมี โดยเริ่มจากการสร้างชั้นกั้นนิกเกิล-ฟอสฟอรัสบนผิวชั้นทองแดง จากนั้นจึงเคลือบด้วยทองคำบางๆ โดยไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าตลอดกระบวนการ และชั้นเคลือบมีความสม่ำเสมอสูง ความสม่ำเสมอ
2. พารามิเตอร์หลัก
• ความหนาชั้นนิกเกิล: 5-10μm, ความหนาชั้นทองคำ: 0.05-1.0μm
• ความหยาบของพื้นผิว: Ra<0.1μm
• ช่วงเวลาการจัดเก็บ: 12-24 เดือน ในสภาพแวดล้อมที่แห้งและปิดสนิท
• ทนต่อการกัดกร่อน : การทดสอบพ่นหมอกเกลือ ≥96 ชั่วโมง (ระดับอุตสาหกรรม), ≥144 ชั่วโมง (ระดับทางทหาร)
3. คุณสมบัติหลัก
ข้อดี: พื้นผิวเรียบ (เหมาะสำหรับชิ้นส่วนความแม่นยำสูง เช่น BGA และ QFP), การนำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม, ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน/การกัดกร่อนได้ดี, เหมาะสำหรับวงจรความถี่สูง, รองรับการบัดกรีและการเสียบ/ถอดซ้ำหลายครั้ง
ข้อจำกัด: ต้นทุนสูงกว่า ชั้นทองคำที่หนามากเกินไปอาจทำให้เกิด "ความเปราะของทองคำ" และต้องการการควบคุมกระบวนการในระดับสูง
4. แอปพลิเคชันทั่วไป อุปกรณ์การสื่อสารระดับสูง (สถานีฐาน 5G, โมดูลแสง), อุปกรณ์ทางการแพทย์ (เครื่องช่วยหายใจ, เครื่องวัดคลื่นไฟฟ้าหัวใจ), อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์, ผลิตภัณฑ์การบินและอวกาศ, และโมดูลความแม่นยำสำหรับระบบควบคุมอุตสาหกรรม
III. OSP – โซลูชันสิ่งแวดล้อมแบบความหนาแน่นสูง
1. หลักการดำเนินการ
ผ่านกระบวนการดูดซับทางเคมี ฟิล์มอินทรีย์บางพิเศษจะถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวทองแดงเปล่า ซึ่งทำหน้าที่กั้นไม่ให้สัมผัสกับอากาศและ moisture ในระหว่างการบัดกรี ฟิล์มนี้สามารถสลายตัวที่อุณหภูมิสูงได้โดยไม่ส่งผลต่อการแพร่ตัวของตะกั่วบัดกรี
2. พารามิเตอร์หลัก
ความหนาของชั้นเคลือบ: 0.2-0.5μm;
อุณหภูมิการเชื่อม: ≤260℃;
อายุการเก็บรักษา: 6-12 เดือนในสภาพแวดล้อมที่แห้งและปิดสนิท (ความชื้น > 60% อาจทำให้เกิดความล้มเหลว);
มาตรฐานสิ่งแวดล้อม: ปราศจากโลหะหนักและฮาโลเจน ผ่านเกณฑ์ RoHS/REACH/IPC-J-STD-004
3. คุณสมบัติหลัก
ข้อดี: กระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ต้นทุนปานกลาง พื้นผิวเรียบ ไม่ส่งผลต่อการระบายความร้อนของ PCB ไม่มีคราบตกค้างหลังการบัดกรี
ข้อจำกัด: ทนต่ออุณหภูมิปานกลาง ต้องการสภาพแวดล้อมในการจัดเก็บที่เข้มงวด ไม่ทนต่อการเสียดสี
4. แอปพลิเคชันทั่วไป สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต แล็ปท็อป อุปกรณ์ IoT บอร์ด PCB ความหนาแน่นสูง (บอร์ดหลายชั้น บอร์ด HDI)
IV. การเคลือบเงินแบบอิมเมอร์ชัน – ตัวเลือกชั้นนำสำหรับผลิตภัณฑ์ความถี่สูงและผลิตภัณฑ์ระดับกลางถึงสูง
1. หลักการทำงานของกระบวนการ：
การเคลือบด้วยเงินบริสุทธิ์จะถูกสะสมบนพื้นผิวของชั้นทองแดงผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า และชั้นเงินที่ได้มีความหนาแน่นสม่ำเสมอ พร้อมคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและการบัดกรีที่ยอดเยี่ยม
2. พารามิเตอร์หลัก
• ความหนาของชั้นเงิน: 0.8-2.0 ไมครอน
• ความหยาบของพื้นผิว: Ra < 0.15 μm
• อายุการเก็บรักษา: 6-9 เดือนภายใต้บรรจุภัณฑ์สูญญากาศ
• การนำไฟฟ้า: ความต้านทานสัมผัส < 3 mΩ
3. คุณสมบัติหลัก
ข้อดี: สูญเสียสัญญาณต่ำ ความสามารถในการบัดกรีเปียกตัวได้ดี ต้นทุนต่ำกว่า ENIG ปราศจากตะกั่วและฮาโลเจน เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พื้นผิวเรียบเนียนสูง
ข้อจำกัด: ชั้นเงินมีแนวโน้มเกิดการออกซิเดชัน การต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่า ENIG เล็กน้อย จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิระหว่างกระบวนการบัดกรี
4. แอปพลิเคชันทั่วไป： สถานีฐานการสื่อสาร เราเตอร์ สวิตช์ โมดูลควบคุมอุตสาหกรรม เครื่องมือทดสอบ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคระดับกลางถึงสูง
V. การเคลือบทินแบบจุ่ม – โซลูชันที่เข้ากันได้กับพิทช์ขนาดเล็ก
1. หลักการดำเนินการ
การเคลือบด้วยดีบุกบริสุทธิ์จะถูกสะสมบนพื้นผิวของชั้นทองแดงผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ ชั้นดีบุกมีคุณสมบัติคล้ายวัสดุบัดกรี มีความเข้ากันได้ดีเยี่ยมในระหว่างกระบวนการบัดกรี และสามารถสร้างข้อต่อบัดกรีที่เชื่อถือได้โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการเพิ่มเติม
2. พารามิเตอร์หลัก
ความหนาของชั้นดีบุก: 1.0-3.0μm;
ความหยาบของผิว: Ra<0.15μm;
อายุการเก็บรักษา: 6-9 เดือนในสภาพแวดล้อมที่ปิดสนิท;
อุณหภูมิในการบัดกรี: 240-255℃
3. คุณสมบัติหลัก
ข้อดี: พื้นผิวเรียบเนียน สมรรถนะการบัดกรีมีเสถียรภาพ ไร้สารตะกั่วและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ต้นทุนต่ำกว่า ENIG/การเคลือบเงินแบบจุ่ม มีข้อกำหนดการจัดเก็บที่ยืดหยุ่นมากกว่า
ข้อจำกัด: ชั้นบัดกรีนุ่มกว่า เสี่ยงต่อการขีดข่วน อาจเกิดปรากฏการณ์ "ใยบัดกรี" ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน
4. แอปพลิเคชันทั่วไป อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์ เซ็นเซอร์อุตสาหกรรม อุปกรณ์สมาร์ทโฮม แผ่นวงจรพีซีบีระดับกลางถึงสูง
VI. ตารางเปรียบเทียบความแตกต่างหลักในกระบวนการทั่วไป
| มิติในการเปรียบเทียบ | HASL | ENIG | สป | Immersion Silver | อิมเมอร์ชันดีบุก |
| ระดับราคา | ต่ํา | แรงสูง | ปานกลางถึงต่ำ | กลางและสูง | กลาง |
| ความเรียบของผิว | โดยทั่วไป (Ra≈0.8-1.2μm) | ยอดเยี่ยม (Ra<0.1μm) | ยอดเยี่ยม (Ra<0.2μm) | ยอดเยี่ยม (Ra<0.15μm) | ยอดเยี่ยม (Ra<0.15μm) |
| ระยะห่างพอดีขั้นต่ำ | ระยะห่าง ≥0.5mm | ระยะห่าง ≥0.3mm | ระยะห่าง ≥0.2mm | ระยะพิทช์ ≥0.4 มม. | ระยะห่าง ≥0.3mm |
| ระยะเวลาจัดเก็บ | 6-12 เดือน | 12-24 เดือน | 6-12 เดือน (ต้องอบก่อนใช้) | 6-9 เดือน (บรรจุสูญญากาศ) | 6-9 เดือน |
| ความต้านทานการกัดกร่อน | ปานกลาง (ทดสอบพ่นเกลือได้ ≥ 48 ชั่วโมง) | ดีเยี่ยม (ทดสอบพ่นเกลือได้ ≥ 96 ชั่วโมง) | ปานกลาง (ทดสอบพ่นเกลือได้ ≥ 48 ชั่วโมง) | ดี (ทดสอบพ่นเกลือได้ ≥ 72 ชั่วโมง) | ดี (ทดสอบพ่นเกลือได้ ≥ 60 ชั่วโมง) |
| การปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม | รุ่นปลอดสารตะกั่วเป็นไปตามข้อกำหนด RoHS | เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS/REACH | สอดคล้องตามมาตรฐาน RoHS/REACH/Halogen-free | เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS/REACH | เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS/REACH |
| สถานการณ์การใช้งานทั่วไป | อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ผลิตภัณฑ์ผลิตจำนวนมาก | ความแม่นยำสูง ทางทหาร/การแพทย์ | อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคแบบหนาแน่นสูง อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง | การสื่อสารความถี่สูง อุปกรณ์ระดับกลางถึงสูง |
อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์ การประกอบแบบระยะห่างแคบ |
