การตกแต่งพื้นผิว PCB
| การตกแต่งพื้นผิว | ค่าทั่วไป | ผู้จัดหา |
| หน่วยดับเพลิงอาสาสมัคร | 0.3~0.55 µm, 0.25~0.35 µm | เอ็นโทน |
| ชิโกกุเคมีคอล | ||
| เห็นด้วย | Or: 0.03~0.12 ไมโครเมตร, Ni: 2.5~5 ไมโครเมตร | เอทีโอเทค/จวงจือ |
| ENIG ที่เลือกสรร | Or: 0.03~0.12 ไมโครเมตร, Ni: 2.5~5 ไมโครเมตร | เอทีโอเทค/จวงจือ |
| มหากาพย์ | Au: 0.05~0.125 µm, Pd: 0.05~0.3 µm | จวงจือ |
| อิน: 3~10 ไมโครเมตร | ||
| ทองคำแข็ง | ออสเตรเลีย : 0.127~1.5um , Ni : ต่ำสุด 2.5um | ผู้จ่ายเงิน/EEJA |
| ทองคำอ่อน | ออสเตรเลีย : 0.127~0.5um, Ni : ต่ำสุด 2.5um | ปลา |
| ดีบุกจุ่ม | ขั้นต่ำ: 1 ไมโครเมตร | เอ็นโทน / เอทีโอ เทค |
| สีเงินแบบจุ่ม | 0.127~0.45 ไมโครเมตร | แมคเดอร์มิด |
| HASL ปลอดสารตะกั่ว | 1~25 ไมโครเมตร | นิฮง ซูพีเรีย |
เนื่องจากทองแดงมีอยู่ในรูปของออกไซด์ในอากาศ จึงส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อความสามารถในการบัดกรีและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำการปรับสภาพพื้นผิวของ PCB หากพื้นผิวของ PCB ไม่ได้รับการปรับสภาพ จะทำให้เกิดปัญหาการบัดกรีได้ยาก และในกรณีที่รุนแรง อาจทำให้ไม่สามารถบัดกรีแผ่นบัดกรีและชิ้นส่วนต่างๆ ได้ การปรับสภาพพื้นผิว PCB หมายถึงกระบวนการสร้างชั้นผิวบน PCB โดยวิธีการประดิษฐ์ จุดประสงค์ของการปรับสภาพพื้นผิว PCB คือเพื่อให้แน่ใจว่า PCB มีความสามารถในการบัดกรีหรือประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดี มีวิธีการปรับสภาพพื้นผิว PCB หลายประเภท
การปรับระดับตะกั่วบัดกรีด้วยลมร้อน (HASL)
กระบวนการนี้คือการใช้ตะกั่วบัดกรีหลอมเหลวทาลงบนพื้นผิวของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) แล้วใช้ลมร้อนอัดเป่าให้เรียบ เพื่อสร้างชั้นเคลือบที่ทนต่อการเกิดออกซิเดชันของทองแดงและให้คุณสมบัติการบัดกรีที่ดี ในระหว่างกระบวนการนี้ จำเป็นต้องควบคุมพารามิเตอร์ที่สำคัญต่อไปนี้ให้เชี่ยวชาญ: อุณหภูมิการบัดกรี อุณหภูมิของหัวเป่าลมร้อน แรงดันของหัวเป่าลมร้อน เวลาในการจุ่ม ความเร็วในการยก เป็นต้น
ข้อดีของ HASL
1. เก็บรักษาได้นานขึ้น
2. การชุบแผ่นทองแดงให้เปียกทั่วถึงและครอบคลุมพื้นที่ได้ดี
3. ชนิดไร้สารตะกั่ว (ผ่านมาตรฐาน RoHS) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย
4. เทคโนโลยีที่พัฒนาแล้ว ต้นทุนต่ำ
5. เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบด้วยสายตาและการทดสอบทางไฟฟ้า
จุดอ่อนของ HASL
1. ไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อสายไฟ
2. เนื่องจากลักษณะโค้งนูนตามธรรมชาติของตะกั่วบัดกรีที่หลอมเหลว ทำให้พื้นผิวเรียบไม่ดี
3. ไม่สามารถใช้ได้กับสวิตช์สัมผัสแบบคาปาซิทีฟ
4. สำหรับแผงวงจรที่บางมาก HASL อาจไม่เหมาะสม อุณหภูมิสูงของสารละลายอาจทำให้แผงวงจรบิดเบี้ยวได้
2. หน่วยดับเพลิงอาสาสมัคร
OSP เป็นคำย่อของ Organic Solderability Preservative หรือที่รู้จักกันในชื่อ per solder กล่าวโดยย่อ OSP คือสารที่ใช้ฉีดพ่นลงบนพื้นผิวของแผ่นทองแดงสำหรับบัดกรี เพื่อสร้างฟิล์มป้องกันที่ทำจากสารเคมีอินทรีย์ ฟิล์มนี้ต้องมีคุณสมบัติ เช่น ทนต่อการออกซิเดชัน ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน และทนต่อความชื้น เพื่อป้องกันพื้นผิวทองแดงจากการเกิดสนิม (ออกซิเดชันหรือการวัลคาไนเซชัน ฯลฯ) ในสภาพแวดล้อมปกติ อย่างไรก็ตาม ในการบัดกรีที่อุณหภูมิสูงในภายหลัง ฟิล์มป้องกันนี้จะต้องถูกกำจัดออกได้ง่ายด้วยฟลักซ์อย่างรวดเร็ว เพื่อให้พื้นผิวทองแดงที่สะอาดสามารถยึดติดกับตะกั่วบัดกรีที่หลอมเหลวได้ทันที และสร้างรอยบัดกรีที่แข็งแรงในเวลาอันสั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง บทบาทของ OSP คือการทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันระหว่างทองแดงกับอากาศ
ข้อดีของ OSP
1. เรียบง่ายและราคาไม่แพง; การตกแต่งพื้นผิวทำได้ง่ายๆ ด้วยการพ่นสี
2. พื้นผิวของแผ่นรองบัดกรีเรียบมาก มีความเรียบเทียบเท่ากับมาตรฐาน ENIG
3. ปราศจากสารตะกั่ว (เป็นไปตามมาตรฐาน RoHS) และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
4. สามารถนำไปปรับปรุงแก้ไขได้
จุดอ่อนของ OSP
1. ความสามารถในการเปียกน้ำต่ำ
2. เนื่องจากฟิล์มมีลักษณะใสและบาง จึงทำให้ยากต่อการวัดคุณภาพด้วยการตรวจสอบด้วยสายตาและทำการทดสอบออนไลน์
3. อายุการใช้งานสั้น และมีข้อกำหนดสูงสำหรับการจัดเก็บและการขนส่ง
4. การป้องกันรูทะลุที่ชุบโลหะไม่ดีพอ
สีเงินแบบจุ่ม
เงินมีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีการเคลือบเงินแบบจุ่มยังคงให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีแม้จะสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ความชื้น และสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษ รวมถึงยังคงรักษาความสามารถในการบัดกรีที่ดีแม้ว่าอาจจะสูญเสียความเงางามไปบ้าง การเคลือบเงินแบบจุ่มเป็นปฏิกิริยาการแทนที่โดยการเคลือบชั้นเงินบริสุทธิ์ลงบนทองแดงโดยตรง บางครั้งการเคลือบเงินแบบจุ่มจะใช้ร่วมกับการเคลือบ OSP เพื่อป้องกันไม่ให้เงินทำปฏิกิริยากับซัลไฟด์ในสิ่งแวดล้อม
ข้อดีของการชุบเงินแบบจุ่ม
1. มีคุณสมบัติในการบัดกรีสูง
2. พื้นผิวเรียบดี
3. ราคาประหยัดและปราศจากสารตะกั่ว (เป็นไปตามมาตรฐาน RoHS)
4. เหมาะสำหรับงานเชื่อมลวดอลูมิเนียม
จุดอ่อนของเงินจุ่ม
1. ต้องการพื้นที่จัดเก็บสูงและปนเปื้อนได้ง่าย
2. ใช้เวลาประกอบสั้นหลังจากนำออกจากบรรจุภัณฑ์
3. ยากต่อการทดสอบทางไฟฟ้า
ดีบุกจุ่ม
เนื่องจากตะกั่วบัดกรีทุกชนิดมีส่วนประกอบหลักเป็นดีบุก ชั้นดีบุกจึงสามารถเข้ากันได้กับตะกั่วบัดกรีทุกประเภท หลังจากเติมสารเติมแต่งอินทรีย์ลงในสารละลายชุบดีบุก โครงสร้างของชั้นดีบุกจะมีลักษณะเป็นเม็ดเล็กๆ ซึ่งช่วยแก้ปัญหาที่เกิดจากหนวดดีบุกและการเคลื่อนตัวของดีบุก อีกทั้งยังมีเสถียรภาพทางความร้อนและความสามารถในการบัดกรีที่ดี
กระบวนการชุบดีบุกแบบจุ่มสามารถสร้างสารประกอบโลหะผสมทองแดง-ดีบุกแบบเรียบ ทำให้ดีบุกแบบจุ่มมีคุณสมบัติในการบัดกรีที่ดีโดยไม่มีปัญหาเรื่องความเรียบหรือการแพร่กระจายของสารประกอบโลหะผสม
ข้อดีของการเคลือบดีบุกแบบจุ่ม
1. เหมาะสำหรับสายการผลิตแนวนอน
2. เหมาะสำหรับการแปรรูปเส้นลวดละเอียดและการบัดกรีแบบไร้สารตะกั่ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับกระบวนการบีบย้ำ
3. พื้นผิวเรียบมาก เหมาะสำหรับงาน SMT
จุดอ่อนของดีบุกชุบ
1. ความต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลสูง อาจทำให้ลายนิ้วมือเปลี่ยนสีได้
2. หนวดดีบุกอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรและปัญหาในการเชื่อมต่อตะกั่ว ส่งผลให้อายุการใช้งานสั้นลง
3. ยากต่อการทดสอบทางไฟฟ้า
4. กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับสารก่อมะเร็ง
เห็นด้วย
ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) เป็นสารเคลือบผิวสำเร็จรูปที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ประกอบด้วยชั้นโลหะ 2 ชั้น โดยนิกเกิลจะถูกเคลือบลงบนทองแดงโดยตรง จากนั้นอะตอมของทองคำจะถูกเคลือบลงบนทองแดงผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ ความหนาของชั้นนิกเกิลด้านในโดยทั่วไปอยู่ที่ 3-6 ไมโครเมตร และความหนาของการเคลือบทองคำด้านนอกโดยทั่วไปอยู่ที่ 0.05-0.1 ไมโครเมตร นิกเกิลทำหน้าที่เป็นชั้นกั้นระหว่างบัดกรีและทองแดง หน้าที่ของทองคำคือป้องกันการเกิดออกซิเดชันของนิกเกิลระหว่างการเก็บรักษา ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งาน แต่กระบวนการเคลือบทองคำแบบจุ่มยังสามารถสร้างความเรียบเนียนของพื้นผิวได้อย่างดีเยี่ยมอีกด้วย
ขั้นตอนการผลิตของ ENIG มีดังนี้: การทำความสะอาด --> การกัดกรด --> ตัวเร่งปฏิกิริยา --> การชุบนิกเกิลด้วยสารเคมี --> การชุบทอง --> การทำความสะอาดคราบตกค้าง
ข้อดีของ ENIG
1. เหมาะสำหรับการบัดกรีแบบไร้สารตะกั่ว (เป็นไปตามมาตรฐาน RoHS)
2. พื้นผิวเรียบเนียนเป็นเลิศ
3. อายุการใช้งานยาวนานและพื้นผิวทนทาน
4. เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อลวดอลูมิเนียม
จุดอ่อนของ ENIG
1. มีราคาแพงเนื่องจากใช้ทองคำเป็นส่วนประกอบ
2. กระบวนการซับซ้อน ควบคุมได้ยาก
3. ทำให้เกิดปรากฏการณ์ขอบดำได้ง่าย
นิกเกิล/ทองคำชุบด้วยไฟฟ้า (ทองคำแข็ง/ทองคำอ่อน)
ทองคำชุบนิกเกิลด้วยไฟฟ้าแบ่งออกเป็น “ทองคำแข็ง” และ “ทองคำอ่อน” ทองคำแข็งมีความบริสุทธิ์ต่ำและมักใช้ในตัวเชื่อมต่อขอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB edge connectors) หน้าสัมผัสแผงวงจรพิมพ์ หรือบริเวณที่ทนต่อการสึกหรอ ความหนาของทองคำอาจแตกต่างกันไปตามความต้องการ ทองคำอ่อนมีความบริสุทธิ์สูงกว่าและมักใช้ในการเชื่อมต่อสายไฟ
ข้อดีของนิกเกิล/ทองคำที่ผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส
1. เก็บรักษาได้นานขึ้น
2. เหมาะสำหรับสวิตช์สัมผัสและการเชื่อมต่อสายไฟ
3. ทองคำแข็งเหมาะสำหรับการทดสอบทางไฟฟ้า
4. ปราศจากสารตะกั่ว (เป็นไปตามมาตรฐาน RoHS)
จุดอ่อนของนิกเกิล/ทองคำที่ผลิตด้วยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส
1. วัสดุตกแต่งพื้นผิวที่มีราคาแพงที่สุด
2. การชุบทองด้วยไฟฟ้าสำหรับนิ้วมือจำเป็นต้องใช้สายไฟนำไฟฟ้าเพิ่มเติม
3. ทองคำชุบมีคุณสมบัติในการบัดกรีไม่ดี เนื่องจากความหนาของทองคำ ยิ่งชั้นทองคำหนามากเท่าไหร่ การบัดกรีก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น
มหากาพย์
การชุบผิววงจรพิมพ์ (PCB) ด้วยนิกเกิลไร้ไฟฟ้าและแพลเลเดียมไร้ไฟฟ้า หรือ ENEPIG กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเทียบกับ ENIG แล้ว ENEPIG จะเพิ่มชั้นแพลเลเดียมพิเศษระหว่างนิกเกิลและทองคำ เพื่อปกป้องชั้นนิกเกิลจากการกัดกร่อนและป้องกันการเกิดคราบดำซึ่งมักเกิดขึ้นในกระบวนการชุบผิววงจรพิมพ์ (ENIG) ความหนาของการตกตะกอนของนิกเกิลอยู่ที่ประมาณ 3-6 ไมโครเมตร ความหนาของแพลเลเดียมอยู่ที่ประมาณ 0.1-0.5 ไมโครเมตร และความหนาของทองคำอยู่ที่ 0.02-0.1 ไมโครเมตร แม้ว่าความหนาของทองคำจะน้อยกว่า ENIG แต่ ENEPIG มีราคาแพงกว่า อย่างไรก็ตาม การลดลงของต้นทุนแพลเลเดียมในปัจจุบันทำให้ราคาของ ENEPIG เข้าถึงได้ง่ายขึ้น
ข้อดีของ ENEPIG
1. มีข้อดีทั้งหมดของ ENIG และไม่มีปรากฏการณ์แผ่นดำ
2. เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อสายไฟมากกว่า ENIG
3. ไม่มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อน
4. เก็บรักษาได้นาน ปราศจากสารตะกั่ว (เป็นไปตามมาตรฐาน RoHS)
ความอ่อนแอของ ENEPIG
1. กระบวนการซับซ้อน ควบคุมได้ยาก
2. ค่าใช้จ่ายสูง
3. เป็นวิธีการที่ค่อนข้างใหม่และยังไม่สมบูรณ์นัก