การจำแนกประเภทการเคลือบผิว PCB: ประเภท, คุณสมบัติ และการใช้งาน

พื้นผิว PCB เป็นวีรบุรุษที่ไม่เป็นที่รู้จักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การสร้างสะพานระหว่างร่องรอยทองแดงเปล่าและสับผ่าผิวปกป้องเหล่านี้ทําให้เชื่อมต่อไฟฟ้าที่น่าเชื่อถือได้, ทนต่อการกัดกรอง และขยายอายุการใช้งาน หลักสําหรับทุกสิ่งทุกอย่างจากสมาร์ทโฟนไปยังระบบอากาศการเลือกการทําปลายที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับความต้องการการใช้งาน: ความสามารถในการผสมผสาน, ความทนทาน, ค่าใช้จ่าย, และความทนทานต่อสิ่งแวดล้อมและช่วยให้คุณเลือกทางเลือกที่ดีที่สุดสําหรับโครงการของคุณ.

ข้อสําคัญ
1. PCB ปลายผิวป้องกันรอยทองแดงจากการออกซิเดชั่น, รับประกัน soldability ระหว่างการประกอบและความน่าเชื่อถือในระยะยาว
2.ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) นําเสนอการผสมผสานที่ดีที่สุดของความสามารถในการผสมผสาน, อายุการใช้งาน, และประสิทธิภาพความถี่สูง, เหมาะสําหรับการใช้งานทางการแพทย์และอากาศ
3.HASL (Hot Air Solder Leveling) ยังคงมีประสิทธิภาพต่อค่าใช้จ่ายสําหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภคขนาดใหญ่ แต่ดิ้นรนกับองค์ประกอบที่มีความละเอียด
4.ทองแดงและเงินแบบจมน้ําดีเยี่ยมในแบบที่ไม่มีหมูและมีความหนาแน่นสูง ขณะที่ OSP (สารอนุรักษ์การผสมผสานทางอินทรีย์) เป็นสิ่งที่ชอบสําหรับโครงการที่มีราคาถูกและอายุการใช้งานสั้น
5การคัดเลือกขึ้นอยู่กับปัจจัย เช่น ขนาดของ pitch (≤0.4mm ต้องการ ENIG / tin) ระยะเวลาการใช้งาน (ENIG ใช้งาน > 1 ปี) และความเครียดของสิ่งแวดล้อม (รถยนต์ต้องการความทนต่ออุณหภูมิสูง)

ผิว PCB เป็นอะไร?
PCB surface finishes เป็นการเคลือบผิวบางที่นําไปใช้กับรอยทองแดงที่เปิดเผยและแผ่นหลังการถัก
ป้องกันการออกซิเดน: ทองแดงเปล่าปฏิกิริยากับอากาศ, สร้างชั้นออกไซด์ที่ไม่สามารถผสมผสานได้ภายในชั่วโมง. การเสร็จทําเป็นอุปสรรค.
เพิ่มความสามารถในการผสม: ให้ผิวที่มั่นคงให้ผสมชื้นและสร้างข้อเชื่อมที่แข็งแรงในระหว่างการผสมกลับหรือคลื่น
ป้องกันระหว่างการจัดการ: ป้องกันการขีดข่วน ความชื้น และสารเคมีระหว่างการประกอบและการเก็บรักษา
ถ้าไม่มีการปิด PCB จะไม่สามารถประกอบได้ภายในไม่กี่วัน และแม้กระทั่งการออกซิเดนเล็ก ๆ น้อย ๆ ก็อาจทําให้สับสับสับสับในการใช้งานในสนาม

การจัดหมวดของ PCB ผิว
การ ปรับปรุง พื้นผิว ได้ถูกแบ่งออกเป็นหมวดตามวัสดุและกระบวนการการใช้งาน ภายใต้นี้คือประเภทที่ทั่วไปที่สุด พร้อมกับลักษณะ ข้อดีและข้อเสียของมัน

1. HASL (การปรับระดับของน้ําร้อน)
HASL เป็นหนึ่งในการทําปลายงานที่เก่าแก่ที่สุดและใช้กันมากที่สุด โดยเฉพาะในการผลิตปริมาณสูง
การท่วม PCB ในผสมเหลืองหลอม (ไร้หมูหรือหมูหมึก)
การเป่าอากาศร้อนผ่านพื้นผิวเพื่อกําจัดผสมผสมที่มากเกินไป โดยทิ้งเคลือบเรียบ (แต่ไม่เท่าเทียมกันนิดหน่อย)
ลักษณะ:
องค์ประกอบ: 99.3% ทองแดง 0.7% ทองแดง (ไร้หมู) หรือ 63% ทองแดง/37% หมู (แบบดั้งเดิม แต่ปัจจุบันหายาก)
ความสามารถในการผสม: ดีเยี่ยมสําหรับส่วนประกอบ SMT ช่องผ่านและขนาดใหญ่; ผสมชื้นง่าย
อายุการใช้งาน: 6~9 เดือน (การออกซิเดชั่นจะทําให้ความอ่อนแอในการผสมชะมัดลดลงช้า ๆ)
ค่าใช้จ่าย: ต่ําที่สุดในหมู่การเสร็จ (1x ราคาเบอร์ลิง)
ข้อดี:
ประหยัดสําหรับการผลิตปริมาณสูง (100,000 + หน่วย)
ทนต่อวงจรการไหลกลับหลายครั้ง (35x)
ข้อเสีย:
พื้นที่ที่ไม่เรียบ (± 10μm) มีความเสี่ยงในการเชื่อมต่อ solder ในส่วนประกอบที่มีความละเอียด (ความละเอียด < 0.8mm)
รูปแบบที่ไม่มีหมูมีจุดละลายที่สูงกว่า ซึ่งต้องการโปรไฟล์การไหลกลับที่ร้อนกว่า
ดีที่สุดสําหรับ: อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค (ทีวี, รูเตอร์), PCB ราคาถูกที่มีองค์ประกอบขนาดใหญ่

2ENIG (ทองทองลึกลงในนิเคิลไร้ไฟฟ้า)
ENIG เป็นการสรุปแบบสองชั้น: ป้องกันนิกเกิ้ล (36μm) ปิดด้วยชั้นทองบาง (0.05μm 0.2μm) กระบวนการใช้สารเคมีฝาก (ไม่มีไฟฟ้า) รับประกันการครอบคลุมแบบเรียบร้อยแม้กระทั่งบนพัดขนาดเล็ก
ลักษณะ:
องค์ประกอบ: นิเคิล-ฟอสฟอรัส (ฟอสฟอรัส 68%) + ทองคําบริสุทธิ์
ความสามารถในการผสม: ดีเยี่ยม; นิเคิลสร้างพันธะที่แข็งแกร่งกับผสม, ในขณะที่ทองป้องกันการออกซิเดน
อายุการใช้งาน: > 1 ปี (ทองคําทนต่อการออกซิเดนได้ตลอดเวลา)
ค่าใช้จ่าย: 1.5 ¢ 2 เท่าสูงกว่า HASL
ข้อดี:
พื้นที่เรียบ (± 2μm) เหมาะสําหรับส่วนประกอบที่มีความละเอียด (≤ 0.4mm BGA, QFN)
ผลประกอบความถี่สูง (สูญเสียสัญญาณต่ําถึง 40GHz) เนื่องจากการนําทอง
ทนต่อการกัดกร่อนและอุณหภูมิสูงสุด (-40 °C ถึง 125 °C)
ข้อเสีย:
ความเสี่ยงของ ผงสีดํา ผงสีดํา ผงสีดํา ผงสีดํา
ทองคํามีราคาแพง; ชั้นหนา (> 0.2μm) ส่งผลให้ผสมผสมหยาบ
ดีที่สุดสําหรับ: อุปกรณ์ทางการแพทย์, การบินอวกาศ, อุปกรณ์ 5G และ PCB ที่มีองค์ประกอบที่มีความละเอียด

3. ท่อนท่วม
ทองแดงแบบจมฝากชั้นทองแดงบริสุทธิ์ (0.8μm) ผ่านปฏิกิริยาทางเคมี สร้างพื้นผิวที่สามารถผสมผสานได้ โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า
ลักษณะ:
องค์ประกอบ: 99.9% ทองเหลือง
ความสามารถในการผสม: ดีมาก; รูปแบบต่อผสมผสมที่แข็งแกร่งและยืดหยุ่น
อายุการใช้งาน: 12 เดือน+ ถ้าเก็บไว้อย่างเหมาะสม (ถุงที่แห้งและปิด)
ราคา: 1.2 ราคา 1.5x HASL
ข้อดี:
พื้นที่เรียบ (± 3μm) เหมาะสําหรับการออกแบบที่มีความละเอียด (0.5mm pitch) และความหนาแน่นสูง
ไม่นํา และเป็นไปตาม RoHS
เหมาะกับทั้งโลหะผสมที่ไม่มีหมูและโลหะผสมแบบดั้งเดิม
ข้อเสีย:
รองรับต่อ หนวดหมึก หนวดหมึก หนวดหมึก หนวดหมึก หนวดหมึก หนวดหมึก
ต้องการการจัดการอย่างระมัดระวัง; ทองเหลืองกรีดง่าย
ดีที่สุดสําหรับ: อิเล็กทรอนิกส์รถยนต์ (ไฟหน้า LED), เซ็นเซอร์อุตสาหกรรม และ PCB ที่มีองค์ประกอบขนาดกลาง

4. OSP (สารอนุรักษ์การผสมผสานทางอินทรีย์)
OSP เป็นเคลือบอินทรีย์บาง (0.1 ∼0.5μm) ที่นําไปฝังเป็นชั้นป้องกันที่ละลายระหว่างการผสม และเปิดเผยทองแดงสด
ลักษณะ:
องค์ประกอบ: สารอินทรีย์ที่มีพื้นฐานในอะโซล (อนุพันธ์เบนโซทริอาโซล)
ความสามารถในการผสม: ใช้ได้ดีสําหรับวงจรการผสมซ้ํา 1-2 ครั้ง; จะละลายได้สะอาดระหว่างการผสม
อายุการใช้งาน: 3~6 เดือน (ความชื้น > 60%)
ราคา: 0.8x HASL (ถูกที่สุดสําหรับปริมาณน้อย)
ข้อดี:
พื้นผิว ultra-flat (± 1μm) เหมาะสําหรับส่วนประกอบที่มีความละเอียด (< 0.4mm)
ไม่มีชั้นโลหะ การรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณความถี่สูง (เหมาะสําหรับ 5G)
ข้อเสีย:
ใช้ครั้งเดียว; OSP จะละลายระหว่างการผสม ทําให้ทองแดงถูกเปิดเผยต่อการออกซิเดนหลังจากนั้น
ความทนทานที่ไม่ดี; การขีดข่วนหรือความชื้นทําลายความสามารถในการผสม
ดีที่สุดสําหรับ: รุ่นต้นแบบขนาดต่ํา PCB ความถี่สูง (5G, ราดาร์) และอุปกรณ์อายุสั้น

5- ดําน้ําเงิน
เหรียญทองแดงแบบจมเป็นชั้นเงินบาง (0.1 ∼0.5 μm) ที่ฝากเป็นทางเคมี ซึ่งให้ความสมดุลระหว่างผลงานและราคา
ลักษณะ:
ประกอบ: เงินบริสุทธิ์
ความสามารถในการผสม: ดีเยี่ยม; สร้างข้อเชื่อมที่แข็งแกร่งด้วยการไหลน้อย
อายุการใช้งาน: 6~9 เดือน (ผิวคราบในอากาศความชื้นสูง)
ราคา: 1.3 ราคา 1.6X HASL
ข้อดี:
พื้นที่เรียบ (± 3μm) ใช้สําหรับสัญญาณเสียงละเอียด (0.5mm) และสัญญาณความเร็วสูง
การประมวลผลเร็วกว่า ENIG ลดเวลาดําเนินงาน
ข้อเสีย:
การหมอง (สีดํา) ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น (> 60% RH) ลดความสามารถในการผสม
การอพยพเงินเสี่ยงการตัดสายสั้นใน PCB ความดันสูง
ดีที่สุดสําหรับ: อุปกรณ์โทรคมนาคม PCB ทหาร และโครงการที่ต้องการการหมุนเวียนเร็วกว่า ENIG

ตารางเปรียบเทียบ: PCB ปลายผิว

วิธี เลือก ผิว ที่ เหมาะสม
การคัดเลือกขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของโครงการของคุณ ใช้กรอบการตัดสินใจนี้

1องค์ประกอบ Pitch Size
ความละเอียด (<0.4 มม.): ENIG หรือ OSP (พื้นผิวเรียบป้องกันการสร้างสะพาน)
ความสูงกลาง (0.5 ∼0.8 มม.): ทองแดงดําน้ํา, เงิน, หรือ ENIG
ความกว้าง (> 0.8 มม.): HASL (ประหยัดที่สุด)

2ต้องการอายุการใช้
> 6 เดือน: ENIG หรือทองเหลืองดําน้ํา (ทนต่อการออกซิเดนนานที่สุด)
3-6 เดือน: เงินทองท่วม หรือ HASL
ระยะสั้น (ต้นแบบ): OSP (ราคาต่ําสุด)

3สถานที่ใช้งาน
ความชื้นสูง: ENIG (ทองคําทนต่อการคราบ) หรือทองเหลืองดําน้ํา (ดีกว่าเงิน)
อุณหภูมิสูง: ENIG (นิกเกิลทนต่อความร้อน 300 °C+) หรือหมึกดําน้ํา
ความถี่สูง (5G/ราดาร์): OSP (ไม่มีชั้นโลหะ) หรือ ENIG (สูญเสียสัญญาณน้อย)

4. ปริมาณการผลิตและค่าใช้จ่าย
ปริมาณสูง (100k+): HASL (ราคาต่อหน่วยต่ําสุด)
ปริมาตรกลาง (10k) 100k: ทองแดงหรือเงินแบบจมน้ํา
ปริมาณน้อย/ความน่าเชื่อถือสูง: ENIG (อ้างอิงค่าใช้จ่ายสูงกว่า)

5มาตรฐานอุตสาหกรรม
ประเภทรถยนต์ (IATF 16949): ENIG หรือทองแดงดําน้ํา (ทนต่อการสั่นสะเทือน / ความร้อน)
การแพทย์ (ISO 13485): ENIG (เข้ากันได้ด้วยชีวภาพ, ใช้งานได้นาน)
Aerospace (AS9100): ENIG (ทนต่อสภาพที่รุนแรง)

ความคิดลึกลับทั่วไปเกี่ยวกับ PCB ผิวเคลือบ
ความคิดเท็จ: ENIG ดีกว่าเสมอ
ความจริง: ENIG เป็นการฆ่าเกินสําหรับ PCB ที่มีราคาถูกและมีเสียงดัง; HASL ทํางานได้ดีและมีราคาต่ํากว่า

ความคิดเท็จ: OSP ไม่น่าเชื่อถือ
ความจริง: OSP ทํางานได้ดีสําหรับอุปกรณ์ที่มีอายุสั้น (เช่น อิเล็กทรอนิกส์ตามฤดูกาล) และการออกแบบความถี่สูง

นาฏฐาน: หมึกที่ท่วมในน้ําทําให้มี mustache ในทุกกรณี
ความ จริง: การ ปก ป้อน ที่ เหมาะสม (สาร เพิ่มเติม เพื่อ ปก ป้อง หนวด) และ การ เก็บ (สถานการณ์ ที่ แห้ง) ช่วย ลด ความ เสี่ยง นี้ ให้ เป็น น้อย ลง.

สอบถาม
ถาม: ปลายไหนดีสําหรับ PCB ความถี่สูง (28GHz+)?
A: OSP (ไม่มีชั้นโลหะ) หรือ ENIG (สูญเสียทองคําน้อย) ดีที่สุด หลีกเลี่ยง HASL (ผิวที่ไม่เรียบร้อยทําให้สัญญาณสะท้อน)

Q: ฉันสามารถใช้ ENIG สําหรับการประกอบที่ไร้鉛ได้หรือไม่
A: ใช่ ENIG ทํางานกับโลหะเชื่อมไร้鉛 (Sn-Ag-Cu) และตอบสนองความต้องการ RoHS

Q: ผมขยายอายุการใช้งาน OSP ได้อย่างไร?
ตอบ: เก็บ PCB ในถุงที่ปิดไว้ด้วยสารแห้ง ให้ความชื้น < 50% และใช้ภายใน 3 เดือนหลังจากผลิต

คําถาม: อะไรทําให้มี ผิวดําใน ENIG?
ตอบ: การกวาดไนเคิลเกินหรือปารามิเตอร์การทองที่ไม่เหมาะสม เลือกผู้ผลิตที่ได้รับการรับรอง IPC-4552 เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งนี้

ถาม: HASL ยังมีความสําคัญกับกฎหมายที่ไม่ใช้หมูไหม?
A: ใช่ HASL (Sn-Cu) ที่ไม่มีหมูตรงกับ RoHS และยังคงมีประสิทธิภาพต่อค่าใช้จ่ายสําหรับองค์ประกอบขนาดใหญ่

สรุป
การทําปลายผิว PCB เป็นสิ่งสําคัญต่อความน่าเชื่อถือ ความสําเร็จในการประกอบ และผลงานOSP สําหรับความถี่สูงไม่ว่าจะเป็นการสร้างสมาร์ทโฟนหรือดาวเทียม การทําผิวที่เหมาะสม จะทําให้ PCB ของคุณทนต่อการประกอบ การเก็บรักษา และการใช้งานในสนามเป็นเวลาหลายปี