تصنيف تصميمات سطح الـ PCB: أنواعها وخصائصها وتطبيقاتها

تشطيبات سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور هي الأبطال المجهولين لتصنيع الإلكترونيات ، وسد الفجوة بين آثار النحاس العارية ومفاصل اللحام. تضمن هذه الطلاءات الواقية توصيلات كهربائية موثوقة ، ومقاومة التآكل ، وتوسيع عمر الرف - أمرًا حرًا لكل شيء من الهواتف الذكية إلى أنظمة الطيران. مع وجود خيارات تتراوح بين HASL الفعالة من حيث التكلفة إلى الغاث العالي الموثوق ، يعتمد اختيار النهاية الصحيحة على احتياجات التطبيق: قابلية اللحام ، المتانة ، التكلفة ، والمقاومة البيئية. يصنف هذا الدليل أكثر تشطيبات سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور شيوعًا ، ويقارن ميزاته ، ويساعدك على تحديد الخيار الأفضل لمشروعك.

الوجبات الرئيسية
1. تشطيبات سطح PCB حماية آثار النحاس من الأكسدة ، مما يضمن قابلية اللحام أثناء التجميع والموثوقية على المدى الطويل.
2. Eenig (Electroless Nickel Gold) يوفر أفضل مجموعة من قابلية اللحام ، وعمر الصلاحية ، وأداء التردد العالي ، وهو مثالي للتطبيقات الطبية والفضاء.
3. HASL (تسوية لحام الهواء الساخن) لا يزال فعالًا من حيث التكلفة للإلكترونيات الاستهلاكية ذات الحجم الكبير ولكنها تكافح مع مكونات النبرة الدقيقة.
4. يتفوق القصدير والفضة في التصميمات الخالية من الرصاص ، في حين أن OSP (حافظة لحام العضوية) مفضلة للمشاريع ذات الحياة القصيرة ذات التكلفة المنخفضة.
5 ، يعتمد الاختيار على عوامل مثل حجم الملعب (.40.4 ملم تحتاج إلى ENIG/TIN) ، وعمر الصلاحية (ENIG يدوم> سنة واحدة) ، والإجهاد البيئي (يحتاج السيارات إلى مقاومة عالية الحرارة).

ما هي تشطيبات سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟
تشطيبات سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور عبارة عن طلاء رفيع يتم تطبيقه على آثار ومنصات نحاسية مكشوفة بعد الحفر. أدوارهم الأساسية هي:
منع الأكسدة: يتفاعل النحاس العاري بالهواء ، ويشكل طبقة أكسيد غير قابلة للتمويل في غضون ساعات. التشطيبات بمثابة حاجز.
تعزيز قابلية اللحام: وفر سطحًا مستقرًا لللحام للرطب ويشكل مفاصل قوية أثناء لحام الجمع أو الموجة.
الحماية أثناء المناولة: مقاومة الخدوش والرطوبة والمواد الكيميائية أثناء التجميع والتخزين.
بدون الانتهاء ، تصبح مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور غير قابلة للتجميع في غضون أيام ، وحتى الأكسدة البسيطة يمكن أن تسبب فشل مفصل اللحام في الاستخدام الميداني.

تصنيف تشطيبات سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور
يتم تصنيف التشطيبات السطحية من خلال موادهم وعمليات التطبيق. فيما يلي الأنواع الأكثر شيوعًا ، إلى جانب ميزاتها ، إيجابيات ، وسلبيات.

1. HASL (تسوية لحام الهواء الساخن)
HASL هي واحدة من أقدم التشطيبات والأكثر استخدامًا ، خاصة في الإنتاج ذو الحجم الكبير. تتضمن العملية:
غمس ثنائي الفينيل متعدد الكلور في اللحام المنصهر (خالي من الرصاص أو القصدير).
تهب الهواء الساخن عبر السطح لإزالة اللحام الزائد ، تاركًا طبقة مسطحة (ولكن غير متساوية قليلاً).
الميزات:
التكوين: 99.3 ٪ من القصدير ، 0.7 ٪ النحاس (خالي من الرصاص) أو 63 ٪ من القصدير/37 ٪ الرصاص (التقليدية ، نادرة الآن).
قابلية اللحام: ممتازة لمكونات SMT من خلال الثقب والكبيرة ؛ بلحات اللحام بسهولة.
مدة الصلاحية: 6-9 أشهر (الأكسدة تحطّم ببطء قابلية اللحام).
التكلفة: أدنى بين التشطيبات (خط الأساس 1x).
الايجابيات:
اقتصادي للإنتاج ذو الحجم الكبير (100000 وحدة).
يقاوم دورات تراجع متعددة (3-5x).
سلبيات:
يخاطر السطح غير المتكافئ (± 10μm) بسد اللحام في مكونات النبرة الدقيقة (<0.8 مم).
تحتوي الإصدارات الخالية من الرصاص على نقاط ذوبان أعلى ، مما يتطلب ملامح تراجع أكثر سخونة.
الأفضل ل: إلكترونيات المستهلك (أجهزة التلفزيون ، أجهزة التوجيه) ، مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور منخفضة التكلفة مع مكونات كبيرة.

2. ENIG (CLACLESS NICKEL GOLD)
ENIG هو لمسة من طبقتين: حاجز النيكل (3-6μm) مغطى بطبقة ذهبية رقيقة (0.05-0.2μm). تستخدم العملية الترسب الكيميائي (بدون كهرباء) ، مما يضمن تغطية موحدة حتى على منصات صغيرة.
الميزات:
التكوين: الفوسفور النيكل (6-8 ٪ الفوسفور) + الذهب النقي.
قابلية اللحام: ممتازة ؛ يشكل النيكل روابط قوية مع لحام ، بينما الذهب يمنع الأكسدة.
عمر الوجه:> سنة واحدة (يقاوم الذهب الأكسدة إلى أجل غير مسمى).
التكلفة: 1.5-2x أعلى من HASL.
الايجابيات:
السطح المسطح (± 2μm) مثالي لمكونات النبرة الدقيقة (.40.4 مم BGA ، QFN).
أداء التردد العالي (فقدان الإشارة المنخفضة حتى 40 جيجا هرتز) بسبب الموصلية الذهب.
يقاوم التآكل ودرجة الحرارة المتطرفين (-40 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية).
سلبيات:
خطر "اللوحة السوداء" (تآكل النيكل تحت الذهب) إذا كانت معلمات الطلاء متوقفة.
الذهب باهظ الثمن. طبقات سميكة (> 0.2 ميكرون) تسبب لحام اللعين.
الأفضل لـ: الأجهزة الطبية ، والفضاء ، وأجهزة 5G ، ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع مكونات النبرة الدقيقة.

3. تين الغمر
ترسب القصدير الغمر طبقة القصدير النقي (0.8-2.5μm) عن طريق التفاعل الكيميائي ، وتشكل سطحًا قابلًا لللحام بدون كهرباء.
الميزات:
التكوين: 99.9 ٪ القصدير.
قابلية اللحام: جيد جدًا ؛ أشكال قوية ، مفاصل لحام الدكتايل.
مدة الصلاحية: 12+ شهرًا مع التخزين المناسب (أكياس جافة مختومة).
التكلفة: 1.2-1.5x Hasl.
الايجابيات:
السطح المسطح (± 3μm) مناسب للبيتش الدقيق (0.5 ملم الملعب) والتصاميم عالية الكثافة.
خالية من الرصاص وتوافق ROHS.
متوافق مع كل من اللحام الخالي من الرصاص والتقليدية.
سلبيات:
عرضة لـ "شعيرات القصدير" (خيوط موصلة صغيرة) في البيئات الرطبة ، المخاطرة بالدوائر القصيرة.
يتطلب معالجة دقيقة. خدوش القصدير بسهولة.
الأفضل لـ: إلكترونيات السيارات (المصابيح الأمامية LED) ، وأجهزة الاستشعار الصناعية ، ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع مكونات متوسطة الدقة.

4. OSP (حافظة لحام العضوية)
OSP هو طبقة عضوية رقيقة (0.1-0.5μm) يتم تطبيقها عن طريق الغمس ، وتشكل طبقة واقية تذوب أثناء اللحام ، وفضح النحاس الطازج.
الميزات:
التكوين: العضوية القائمة على الأزول (مشتقات البنزوتريازول).
قابلية اللحام: جيد لدورات تراجع 1-2 ؛ يذوب بشكل نظيف أثناء اللحام.
مدة الصلاحية: 3-6 أشهر (تتحلل في الرطوبة> 60 ٪).
التكلفة: 0.8x HASL (أرخص لحجم منخفض).
الايجابيات:
السطح المتطرف للغاية (± 1μm) مثالي لمكونات النغمة الدقيقة (<0.4 مم).
لا توجد طبقة معدنية ، مع الحفاظ على سلامة إشارة عالية التردد (مثالية ل 5G).
سلبيات:
استخدام واحد ؛ يذوب OSP أثناء اللحام ، تاركًا النحاس معرضًا للأكسدة بعد ذلك.
سوء المتانة. الخدوش أو الرطوبة قابلية لحام.
الأفضل لـ: النماذج الأولية ذات الحجم المنخفض ، PCBS عالي التردد (5G ، الرادار) ، وأجهزة الحياة قصيرة.

5. غمر الفضة
غمر الفضة هي طبقة فضية رقيقة (0.1-0.5μm) ترسب كيميائيا ، مما يوفر توازنا بين الأداء والتكلفة.
الميزات:
التكوين: الفضة النقية.
قابلية اللحام: ممتازة ؛ تشكل مفاصل قوية مع الحد الأدنى من التدفق.
مدة الصلاحية: 6-9 أشهر (تشويه في رطوبة عالية).
التكلفة: 1.3-1.6x HASL.
الايجابيات:
السطح المسطح (± 3μm) يعمل من أجل النغمة الدقيقة (0.5 مم) والإشارات عالية السرعة.
معالجة أسرع من ENIG ، مما يقلل من أوقات الرصاص.
سلبيات:
تشويه (السوداء) في البيئات الرطبة (> 60 ٪ RH) يقلل من قابلية اللحام.
المخاطر الهجرة الفضية تخاطر دوائر قصيرة في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الجهد.
الأفضل لـ: معدات الاتصالات ، مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور العسكرية ، والمشاريع التي تحتاج إلى تحول أسرع من ENIG.

الجدول المقارن: تشطيب سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور

كيفية اختيار الانتهاء من السطح المناسب
يعتمد الاختيار على احتياجات مشروعك المحددة. استخدم إطار القرار هذا:

1. حجم الملعب المكون
النبرة الدقيقة (<0.4 مم): ENIG أو OSP (الأسطح المسطحة تمنع السد).
الملعب المتوسط (0.5-0.8 مم): قصدير غمر أو فضية أو غني.
درجة كبيرة (> 0.8 مم): HASL (الأكثر اقتصادا).

2. متطلبات حياة الرف
> 6 أشهر: Enig أو tin tin (مقاومة الأكسدة أطول).
3-6 أشهر: غمر الفضة أو hasl.
على المدى القصير (النماذج الأولية): OSP (أدنى تكلفة).

3. بيئة التطبيق
الرطوبة العالية: ENIG (يقاوم الذهب تشوه) أو قصدير غمر (أفضل من الفضة).
درجة حرارة عالية: ENIG (يقاوم النيكل 300 درجة مئوية+) أو القصدير الغمر.
التردد العالي (5G/رادار): OSP (لا طبقة معدنية) أو ENIG (فقدان إشارة منخفضة).

4. حجم الإنتاج والتكلفة
حجم كبير (100k+): HASL (أقل تكلفة لكل وحدة).
حجم متوسطة (10 كيلو متر): قصدير غمر أو فضية.
حجم منخفض/موثوقية عالية: ENIG (يبرر التكلفة العالية).

5. معايير الصناعة
Automotive (IATF 16949): ENIG أو TIN TIN (تحمل الاهتزاز/الحرارة).
Medical (ISO 13485): ENIG (متوافق حيوياً ، عمر الصلاحية الطويلة).
Aerospace (AS9100): ENIG (يقاوم الظروف القاسية).

الأساطير الشائعة حول تشطيبات سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور
الأسطورة: ENIG دائما أفضل.
حقيقة: ENIG مبالغة في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور منخفضة التكلفة. HASL يعمل بشكل جيد ويكلف أقل.

الأسطورة: OSP غير موثوق.
حقيقة: OSP يؤدي أداءً جيدًا للأجهزة القصيرة للحياة (على سبيل المثال ، الإلكترونيات الموسمية) والتصميمات عالية التردد.

الأسطورة: تسبب القصدير الغمر في جميع الحالات.
حقيقة: الطلاء المناسب (إضافات لقمع شعيرات) وتخزين (الظروف الجافة) تقلل من هذا الخطر.

الأسئلة الشائعة
س: ما هو الأفضل لثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي التردد (28 جيجا هرتز+)؟
A: OSP (بدون طبقة معدنية) أو ENIG (خسارة الذهب المنخفضة) هي الأفضل. تجنب HASL (السطح غير المتكافئ يسبب انعكاس الإشارة).

س: هل يمكنني استخدام Enig للتجميع الخالي من الرصاص؟
ج: نعم. يعمل ENIG مع لحام خالي من الرصاص (SN-AG-CU) ويلبي متطلبات ROHS.

س: كيف يمكنني إطالة مدة الصلاحية OSP؟
ج: تخزين مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في أكياس مختومة مع المجفف ، والحفاظ على الرطوبة أقل من 50 ٪ ، والاستخدام في غضون 3 أشهر من الإنتاج.

س: ما الذي يسبب "وسادة سوداء" في ENIG؟
ج: معلمات النيكل أو الذهب غير لائق. اختر الشركات المصنعة المعتمدة على IPC-4552 لتجنب ذلك.

س: هل لا يزال Hasl ذا صلة بالوائح الخالية من الرصاص؟
ج: نعم. يلتقي HASL الخالي من الرصاص (SN-CU) ويظل فعالًا من حيث التكلفة للمكونات الكبيرة.

الخلاصة
تعتبر التشطيبات السطحية ثنائي الفينيل متعدد الكلور ضرورية للموثوقية ونجاح التجميع والأداء. من خلال فهم نقاط القوة من كل نوع - hasl للتكلفة ، و Enig للموثوقية ، و OSP للتردد العالي - يمكنك تحديد النهاية الأمثل لمشروعك. سواء أكان بناء هاتف ذكي أو قمر صناعي ، يضمن الانتهاء من السطح الأيمن على بقاء ثنائي الفينيل متعدد الكلور في التجميع والتخزين وسنوات الاستخدام الميداني.