Hoàn thiện bề mặt PCB

Xử lý bề mặt PCB là gì?

PCB lớp hoàn thiện bề mặt là bước xử lý hậu kỳ cốt lõi trong sản xuất mạch in PCB chưa lắp ráp. Nó đề cập đến việc phủ một lớp chức năng đồng đều và đặc chắc lên bề mặt lớp đồng trần của PCB bằng các phương pháp hóa học, vật lý hoặc điện hóa. Chức năng chính của nó là giải quyết các vấn đề nan giải khi đồng trần dễ bị oxy hóa và khả năng hàn kém, đồng thời đáp ứng các yêu cầu hiệu suất cho các tình huống ứng dụng khác nhau. Đây là bước then chốt để đảm bảo độ tin cậy khi hàn, tuổi thọ và hiệu suất điện của các mạch PCB đã lắp ráp (PCBA).

Mục Tiêu Cốt Lõi

• Chống oxy hóa và ăn mòn: Đồng trần tiếp xúc với không khí và độ ẩm dễ bị oxy hóa, tạo thành oxit đồng, dẫn đến lỗi hàn và suy giảm hiệu suất điện. Các lớp xử lý bề mặt có thể cách ly lớp đồng khỏi môi trường bên ngoài, kéo dài thời gian lưu kho và tuổi thọ của các mạch in (PCBA).

• Cải thiện độ tin cậy hàn: Lớp phủ phải có khả năng thấm ướt tốt để giảm nguy cơ mối hàn lạnh và mối hàn giả, đặc biệt phù hợp với yêu cầu hàn các linh kiện chính xác như 03015 và QFP trong công nghệ SMT.

• Đảm bảo hiệu suất điện: Một số lớp phủ có thể giảm điện trở tiếp xúc và cải thiện độ ổn định truyền tín hiệu, đáp ứng yêu cầu hiệu suất của các mạch tần số cao và tốc độ cao.

• Phù hợp với các tình huống đặc biệt: Cung cấp bảo vệ tùy chỉnh cho các môi trường có nhiệt độ cao, độ ẩm cao và độ sạch cao.

Các loại xử lý bề mặt phổ biến

Ưu điểm quy trình xử lý bề mặt Kingfield

• Kiểm soát chất lượng toàn quy trình: Từ nguyên vật liệu đến sản phẩm hoàn thiện, đều tuân thủ các tiêu chuẩn IPC-6012 và ISO9001;

• Giải pháp tùy chỉnh: Khuyến nghị giải pháp xử lý tối ưu theo nhu cầu khách hàng, hỗ trợ tùy chỉnh lớp phủ đặc biệt;

• Tuân thủ môi trường: Tất cả các quy trình đều đáp ứng yêu cầu môi trường RoHS và REACH, không chì và không chứa halogen, phù hợp với các tiêu chuẩn môi trường của các ngành cao cấp như y tế và ô tô.

Các quy trình xử lý bề mặt cho các loại PCB khác nhau

Xử lý bề mặt PCB là bước xử lý hậu kỳ cốt lõi trong sản xuất mạch in trần. Quá trình này bao gồm việc tạo ra một lớp phủ chức năng trên lớp đồng bằng các phương pháp hóa học, vật lý hoặc điện hóa. Quy trình này chủ yếu giải quyết các vấn đề như oxy hóa đồng trần và độ tin cậy hàn kém, đồng thời thích ứng với các yêu cầu hiệu suất cho các tình huống ứng dụng khác nhau. Dưới đây là phân tích chuyên sâu về các quy trình phổ biến:

HASL – Lựa chọn tiết kiệm chi phí

Nguyên lý quá trình: Mạch in trần được nhúng vào thiếc nóng chảy, sau đó lượng thiếc dư thừa được gạt bỏ bằng lưỡi khí nóng áp suất cao để tạo thành lớp phủ thiếc đồng đều trên bề mặt lớp đồng. Sau khi làm nguội, lớp phủ sẽ đông đặc và định hình.

Các thông số cốt lõi:

Độ dày lớp phủ: 5-25μm;

Nhiệt độ hàn: 235-245℃ đối với hợp kim chì-thiếc truyền thống, 250-260℃ đối với hợp kim không chì;

Thời hạn sử dụng: 6-12 tháng trong điều kiện bình thường;

Tiêu chuẩn môi trường: Các mẫu truyền thống có chứa chì không đáp ứng RoHS, các mẫu không chì đáp ứng RoHS/REACH.

Tính năng nổi bật

Ưu điểm: Chi phí thấp, quy trình trưởng thành, khả năng hàn tốt, độ bền mài mòn cao.

Hạn chế: Độ phẳng bề mặt ở mức trung bình, không phù hợp với các linh kiện khoảng cách nhỏ; quá trình xử lý nhiệt độ cao của PCB không chì có thể gây biến dạng nhẹ lớp nền PCB.

Ứng dụng điển hình: Thiết bị điện tử tiêu dùng, thiết bị công nghiệp thông thường, mô-đun nguồn, thiết bị y tế tầm thấp.

ENIG – Lựa chọn hàng đầu cho linh kiện chính xác cao cấp

1. Nguyên lý quy trình

Phương pháp lắng đọng hóa học được sử dụng để trước tiên tạo thành một lớp chắn hợp kim niken-phốt pho trên bề mặt lớp đồng, sau đó phủ thêm một lớp vàng mỏng. Quá trình này không cần điện, lớp phủ có độ đồng nhất

2. Các thông số cốt lõi

• Độ dày lớp niken: 5-10μm, độ dày lớp vàng: 0.05-1.0μm

• Độ nhám bề mặt: Ra<0,1μm

• Thời gian bảo quản: 12-24 tháng trong môi trường kín và khô

• Chống ăn mòn : Kiểm tra phun muối ≥96 giờ (cấp công nghiệp), ≥144 giờ (cấp quân sự)

3. Đặc điểm chính

Ưu điểm: Bề mặt trơn nhẵn (phù hợp với các linh kiện chính xác như BGA và QFP), dẫn điện tốt, khả năng chống oxy hóa/chống ăn mòn cao, phù hợp với mạch tần số cao, hỗ trợ hàn và cắm/rút nhiều lần.

Hạn Chế: Chi phí cao hơn, lớp vàng quá dày có thể dẫn đến hiện tượng "giòn vàng", đòi hỏi kiểm soát quy trình ở mức độ cao.

4. Ứng dụng điển hình Thiết bị viễn thông cao cấp (trạm phát 5G, module quang), thiết bị y tế (máy thở, máy điện tim), điện tử ô tô, sản phẩm hàng không vũ trụ và các module điều khiển công nghiệp chính xác.

III. OSP – Giải pháp Môi trường Mật độ Cao.

1. Nguyên lý quy trình

Thông qua hấp phụ hóa học, một lớp màng hữu cơ siêu mỏng được hình thành trên bề mặt đồng trần, cách ly đồng với không khí và độ ẩm. Trong quá trình hàn, lớp màng này có thể phân hủy ở nhiệt độ cao mà không ảnh hưởng đến khả năng ướt của mối hàn.

2. Các thông số cốt lõi

Độ dày lớp phủ: 0,2-0,5μm;

Nhiệt độ hàn: ≤260℃;

Thời gian sử dụng: 6-12 tháng trong môi trường khô, kín (độ ẩm > 60% có thể gây hỏng);

Tiêu chuẩn môi trường: Không chứa kim loại nặng và halogen, đáp ứng RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Đặc điểm chính

Ưu điểm: Quy trình thân thiện với môi trường, chi phí hợp lý, bề mặt nhẵn, không ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt của PCB, không để lại cặn sau khi hàn.

Hạn Chế: Khả năng chịu nhiệt ở mức trung bình, yêu cầu cao về môi trường lưu trữ, không chịu được ma sát.

4. Ứng dụng điển hình Điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay, thiết bị IoT, PCB mật độ cao (tấm nhiều lớp, tấm HDI)

IV. Mạ Bạc Ngâm – Lựa chọn hàng đầu cho sản phẩm tần số cao và trung đến cao cấp

1. Nguyên lý quá trình:

Một lớp bạc nguyên chất được phủ lên bề mặt lớp đồng thông qua phản ứng thế chỗ. Không cần sử dụng điện, và lớp bạc tạo thành đều, đặc chắc, có độ dẫn điện và khả năng hàn tốt.

2. Các thông số cốt lõi

• Độ dày lớp bạc: 0,8-2,0 μm

• Độ nhám bề mặt: Ra < 0,15 μm

• Thời hạn sử dụng: 6-9 tháng trong điều kiện đóng gói chân không

• Dẫn điện: Điện trở tiếp xúc < 3 mΩ

3. Đặc điểm chính

Ưu điểm: Tổn hao truyền tín hiệu thấp, khả năng thấm ướt khi hàn tốt, chi phí thấp hơn ENIG, không chì và không chứa halogen, thân thiện với môi trường, độ phẳng bề mặt cao.

Hạn Chế: Lớp bạc dễ bị oxy hóa, khả năng chống ăn mòn kém hơn chút so với ENIG, yêu cầu kiểm soát nhiệt độ trong quá trình hàn.

4. Ứng dụng điển hình： Các trạm gốc viễn thông, bộ định tuyến, công tắc, module điều khiển công nghiệp, thiết bị kiểm tra và điện tử tiêu dùng tầm trung đến cao cấp.

V. Mạ Chìm Thiếc – Giải Pháp Tương Thích Với Bước Nhỏ

1. Nguyên lý quy trình

Một lớp phủ thiếc nguyên chất được lắng đọng trên bề mặt lớp đồng thông qua phản ứng thế chỗ. Lớp thiếc có thành phần vật liệu tương tự như thiếc hàn, có khả năng tương thích tuyệt vời trong quá trình hàn, và có thể trực tiếp tạo thành các mối hàn đáng tin cậy mà không cần xử lý bổ sung.

2. Các thông số cốt lõi

Độ dày lớp thiếc: 1,0-3,0μm;

Độ nhám bề mặt: Ra<0,15μm;

Thời gian sử dụng: 6-9 tháng trong môi trường kín;

Nhiệt độ hàn: 240-255℃

3. Đặc điểm chính

Ưu điểm: Bề mặt nhẵn mịn, hiệu suất hàn ổn định, không chì và thân thiện với môi trường, chi phí thấp hơn ENIG/mạ bạc chìm, yêu cầu bảo quản linh hoạt hơn.

Hạn Chế: Lớp hàn mềm hơn, dễ trầy xước, có thể phát triển "lông thiếc" trong môi trường nhiệt độ cao kéo dài.

4. Ứng dụng điển hình Điện tử ô tô, cảm biến công nghiệp, thiết bị nhà thông minh, các mạch in PCB tầm trung đến cao cấp

VI. Bảng so sánh các điểm khác biệt chính trong các quy trình phổ biến