انواع پوشش نهایی مدارچاپی و تفاوت آنها با یکدیگر

درباره ما

آذرخش مدار ، نگرشی نوین در صنعت مدار چاپی

آدرس ما

تهران، ولنجک، پارک علم و فناوری دانشگاه شهید بهشتی
تماس بگیرید! 09913935735
support@azarakhshmadar.ir

همه روزه از 7صبح الی 20 شب
support@azarakhshmadar.ir

بستن پیش بارگذاری

18 مه

انواع پوشش نهایی مدارچاپی و تفاوت آنها با یکدیگر

هدف از پوشش نهایی برد مدار چاپی چیست؟

هدف از این پوشش در تولید PCB محافظت از مسیر های مسی برد الکترونیکی است. اگر پوششی بر روی این مسیر ها وجود نداشته باشد، مس با هوا واکنش می دهد و اکسید می شود.(اصطلاحا سولفاته) این اتفاق باعث از بین رفتن و غیر قابل استفاده شدن مدار چاپی می شود.

Hot Air Solder Leveling (HASL)

Hot Air Solder Leveling (HASL) یکی از روش‌های متداول برای پوشش سطح مدارات چاپی (PCB) است که به منظور حفاظت از سطح مسی در برابر اکسیداسیون و بهبود عملیات لحیم‌کاری انجام می‌شود. در این روش، PCB به طور کامل در لحیم مذاب فرو رفته و سپس با یک تیغه هوای گرم صاف می شود

مزایا:

هزینه کم: روش HASL یکی از روش‌های ارزان قیمت برای روکش‌دهی سطح مدار چاپی است و به سادگی قابل اجرا است.
جوشپذیری خوب: جوش درجه یک مانند قلع/سرب که در این روش استفاده می‌شود، جوشپذیری بالا و قابلیت اتصال خوبی را فراهم می‌کند.
حفاظت در برابر اکسیداسیون: روکش قلع و سرب در روش HASL، مدار چاپی را از اکسیداسیون و خوردگی محافظت می‌کند.
سهولت استفاده: فرآیند HASL از لحاظ فنی نسبتاً ساده است و می‌توان آن را به راحتی اجرا کرد.

معایب:

ابعاد محدود: ضخامت لایه جوش در روش HASL معمولاً محدود است که می‌تواند برای برخی مدارهای با تراکم بالا و اجزای ظریف مشکلاتی ایجاد کند.
سطح نامساوی و ناهموار: HASL ممکن است منجر به سطوح نامساوی شود، که برای قطعات با فاصله‌ی کم یا BGA ممکن است مشکل‌ساز باشد. این پوشش برای قطعات Fine Pitch مناسب نیست.
دمای بالا: دمای بالای فرآیند HASL ممکن است به برخی متریال های حساس مدارچاپی آسیب بزند
مشکلات محیط زیست: هرچند وجود نسخه‌های بدون سرب از HASL، اما بسیاری از لحیم‌های HASL حاوی سرب هستند که می‌تواند برای محیط زیست مضر باشد. معمولاً قلع و سرب بیشتر مورد استفاده است و این بدان معنی است که با RoHS سازگار نیست.

با توجه به مزایا و معایب ذکر شده، روش HASL به عنوان یک روش رایج برای روکش‌دهی سطح مدار چاپی استفاده می‌شود، اما قبل از انتخاب این روش باید نیازهای و محدودیت‌های مرتبط با پروژه خاص خود را در نظر بگیرید.

Lead-free HASL

HASL بدون سرب مشابه HASL است، اما با این تفاوت که یجای استفاده از قلع و سرب از ترکیب های قلع-مس، قلع-نیکل یا قلع-مس-نیکل-ژرمانیوم استفاده می شود که این امر HASL بدون سرب را به یک انتخاب اقتصادی و سازگار با RoHS تبدیل می کند.

اما همچنان مانند HASL برای قطعات کوچکتر ایده آل نیست.

Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG)

روش Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) یکی از روش‌های روکش‌دهی سطحی مدارهای چاپی است. در این روش، ابتدا بر روی سطح مدار چاپی یک لایه نیکل بدون جریان الکتریکی (Electroless Nickel) روکش می‌شود. سپس در ادامه، سطح با یک لایه نازکی از طلا (Immersion Gold) پوشیده می‌شود.

روش ENIG دارای مزایا و ویژگی‌های زیر است:

صاف و هموار: سطح حاصل از ENIG صاف و هموار است، که برای تراکم بالا و اتصالات قطعاتSMT بسیار مناسب است.
جوشپذیری خوب: طلا به عنوان یک ماده جوشپذیر بسیار خوب عمل می‌کند و اتصالات مستحکمی برقرار می‌کند. همچنین، لایه نیکل اجازه می‌دهد که جوش به خوبی به سطح مدار چاپی بچسبد.
مقاومت در برابر اکسیداسیون: روکش طلا در ENIG مدار چاپی را از اکسیداسیون و خوردگی محافظت می‌کند.
قابلیت تنظیم ارتفاع سطح: با تنظیم فرآیندهای ENIG، می‌توان ارتفاع سطح را تنظیم کرد و با انتخاب مناسب ضخامت لایه طلا، میزان اتصالات الکتریکی و ظاهر ظاهری را کنترل کرد.
مقاومت به آب و هوا: روکش طلا در ENIG به سطح مدار چاپی مقاومتی در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت و هوازدگی ایجاد می‌کند.

به طور کلی، روش ENIG یک روش محبوب برای روکش‌دهی سطح مدار چاپی است. همچنین ENIG در حال حاضر به دلیل رشد و اجرای مقررات RoHs مسلماً پرمصرف‌ترین پرداخت در صنعت PCB است.

Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold (ENEPIG)

این روش، یک روکش سه لایه‌ای است که شامل نیکل، پالادیم، و سپس طلا است.

مراحل فرآیند عبارتند از:

Electroless Nickel: در این مرحله، یک لایه نیکل بدون برق (electroless) بر روی سطح مسی PCB ایجاد می‌شود. نیکل یک ماده بسیار سخت و مقاوم در برابر خوردگی است و به عنوان یک لایه حفاظتی عمل می‌کند.
Electroless Palladium: سپس یک لایه پالادیم بدون برق روی لایه نیکل اعمال می‌شود. پالادیم، نیکل را در برابر اکسیداسیون محافظت می‌کند.
Immersion Gold: در نهایت، یک لایه نازک طلا به طریق غوطه‌وری روی پالادیم اعمال می‌شود. طلا مقاومت بسیار خوبی در برابر اکسیداسیون دارد و لحیم‌پذیری بسیار خوبی ارائه می‌دهد.

مزایای ENEPIG:

این روش می‌تواند با اکثر فرآیندهای لحیم‌کاری کار کند.

آن را می‌توان برای مدت زمان طولانی نگه داری کرد بدون اینکه کیفیت آن کاهش یابد.

مناسب برای مدارات چاپی با ترک‌ها و فاصله‌های بسیار کوچک.

معایب ENEPIG:

هزینه بالاتر نسبت به برخی از روش‌های دیگر، مانند HASL.
نیاز به فرآیند بیشتر و پیچیده‌تر نسبت به روش‌های دیگر پوشش.

Immersion Silver

روش Immersion Silver یک روش پوشش PCB است که در آن یک لایه نازک نقره به طریق غوطه‌وری روی سطح مسی اعمال می‌شود. این روش به طور گسترده‌ای برای تولید PCB‌های با عملکرد بالا و فرکانس بالا استفاده می‌شود.

مزایا:

لحیم‌پذیری بسیار خوب: نقره یکی از موادی است که به راحتی با لحیم ترکیب می‌شود.
بهینه برای فرکانس بالا: پوشش نقره غوطه‌وری برای بردهای فرکانس بالا و RF مناسب است.
هزینه کمتر: در مقایسه با روش‌های پوشش مانند ENEPIG یا ENIG، Immersion Silver معمولاً هزینه کمتری دارد.

معایب:

حساس به شرایط محیطی: نقره ممکن است تحت تاثیر عوامل محیطی مانند هوا، گرما، رطوبت، یا گرد و غبار قرار گیرد و اکسید شود، که باعث می‌شود سطح PCB تغییر رنگ دهد و کیفیت لحیم‌کاری را تحت تاثیر قرار دهد.
محدودیت در زمان نگه داری و استفاده : PCB‌های با پوشش نقره غوطه‌وری باید در مدت زمان محدودی مصرف شوند و یا در محیط کنترل شده‌ای ذخیره شوند.
نیاز به کنترل کیفیت دقیق: برای اطمینان از اینکه لایه نقره غوطه‌وری به درستی اعمال شده است و برای پیشگیری از مشکلات مربوط به اکسیداسیون، نیاز به کنترل کیفیت دقیق است.

Immersion Tin

روش Immersion Tin یک روش پوشش سطح PCB است که در آن یک لایه نازک از قلع به طریق غوطه‌وری روی سطح مسی PCB اعمال می‌شود.

مزایا:

لحیم‌پذیری خوب: از جمله مزایای قابل توجه این روش لحیم‌پذیری خوب آن است. Immersion Tin با اکثر فرآیندهای لحیم‌کاری سازگار است.
بهینه برای قطعات SMT و PTH: به دلیل سطح همواری که فراهم می‌کند، این روش برای قطعات SMT (Surface Mount Technology) و PTH (Plated Through Hole) مناسب است.
مناسب برای فرآیندهای بعدی: سطح هموار قلع می‌تواند برای فرآیندهای اتصال مانند wire bonding یا press fit مناسب باشد.

معایب:

محدودیت در زمان نگه داری و استفاده : PCB‌های با پوشش قلع باید به سرعت مصرف شوند زیرا قلع می‌تواند با مرور زمان اکسید شود.
حساسیت به رطوبت و هوا: Immersion Tin بسیار حساس به رطوبت و هوا است و باید در محیط کنترل شده‌ای نگهداری شود تا از اکسید شدن آن جلوگیری شود.
مشکلات با انباشتگی قلع (Tin Whiskers): در برخی موارد، ممکن است “کرک قلع” یا “Tin Whiskers” تشکیل شود، که عملاً می‌تواند باعث تشکیل مدار کوتاه در PCB شود.