Nampaknya tiada korelasi langsung antara via PCB (papan litar bercetak) yang dipalam dengan topeng pateri dan tembaga via. Namun begitu, pemalam topeng pateri yang dilakukan dengan buruk berkemungkinan membawa kepada hasil yang merosakkan pada PCB. Sebagai sejenis teknologi khas untuk pencetakan stensil, teknologi pemalam topeng pateri untuk fabrikasi PCB berkembang seiring dengan aplikasi dan kemajuan berterusan SMT (teknologi pemasangan permukaan). Pemalam via mempunyai ciri-ciri berikut:
• Di antara semua via pada papan PCB, kebanyakannya tidak perlu didedahkan kecuali via pemalam komponen, via pelesapan haba dan via ujian. Pemalam topeng pateri menghalang fluks atau pes pateri daripada terdedah pada bahagian komponen melalui via pada peringkat pemasangan komponen seterusnya kerana ia berkemungkinan menyebabkan litar pintas. Selain itu, pes pateri dapat dijimatkan melalui penggunaan teknologi pemalam topeng pateri.
• Penyumbatan via dengan topeng pateri adalah serasi dengan keperluan yang ditetapkan oleh SMT, menghalang pelekat yang melekat pada permukaan komponen seperti IC (litar bersepadu) daripada mengalir keluar melalui via.
• Teknologi pemalam topeng pateri menghalang fluks, bahan kimia atau kelembapan daripada memasuki ruang sempit antara komponen BGA dan papan litar, sekali gus mengurangkan risiko kebolehpercayaan akibat kesukaran pembersihan.
• Kadangkala, untuk memenuhi keperluan talian pemasangan automatik, vakum perlu digunakan untuk menyedut PCB bagi tujuan pengangkutan atau pemeriksaan. Oleh itu, via perlu dipalam dengan topeng pateri untuk mengelakkan kebocoran vakum yang berkemungkinan menyebabkan pegangan menjadi longgar.
Punca Penyumbatan Topeng Solder yang Dilakukan dengan Teruk
Salah satu punca bagi pemalam topeng pateri yang berprestasi buruk adalah pemalam topeng pateri yang tidak lengkap atau tidak mencukupi.
Penyumbatan topeng pateri yang tidak lengkap atau tidak mencukupi merujuk kepada satu keadaan apabila tiada minyak topeng pateri pada bahagian atas via manakala hanya terdapat sedikit minyak topeng pateri yang tertinggal pada bahagian bawah.
Contoh lain bagi pemalam topeng pateri yang tidak lengkap atau tidak mencukupi menunjukkan bahawa terdapat topeng pateri di sebelah kiri via manakala apa yang dipanggil lubang udara mengembang ke bawah sepanjang dinding lubang dari bukaan via di sebelah kanan via. Ia kemudian mengembang ke arah sebelah kiri dinding via apabila ia menghampiri bahagian tengah via dengan satu keratan rentas terhasil. Tembaga via hampir terputus pada persilangan antara keratan rentas dan tembaga dinding via.
Punca Kerosakan atau Ketipisan Tembaga Via
Sebaik sahaja pemalam topeng pateri yang tidak lengkap atau tidak mencukupi berlaku, larutan mikro etsa atau larutan berasid mungkin mengalir ke dalam via dalam proses fabrikasi PCB seterusnya. Via biasanya kecil dengan diameter kurang daripada 0.35mm. Apabila pemalam topeng pateri berlaku, tiada atau hanya sedikit minyak topeng pateri yang tinggal untuk menutup pada bukaan via manakala terdapat topeng pateri di bahagian tengah via atau di bahagian bawah via sehingga tiada laluan untuk larutan di dalam via. Larutan hanya boleh tersembunyi di persilangan antara topeng pateri dan dinding via, yang tidak dapat disingkirkan, dan akhirnya akan menyebabkan tembaga via terputus atau menjadi terlalu nipis.
Kerosakan Disebabkan oleh Patah Tembaga Via atau Ketipisan akibat Pemalam Topeng Pateri yang Dilakukan dengan Teruk
a.Apabila kuprum menjadi terlalu nipis pada bahagian dalaman via, rintangan akan berada pada paras miliohm. Ia tidak dapat diuji dengan kaedah pengukuran dua wayar yang digunakan, menyebabkan produk cacat gagal dikesan.
Jika ujian elektrik gagal mendedahkan isu ketipisan tembaga via, tembaga nipis akan terkopek akibat operasi bersuhu tinggi dan pengembangan paksi-Z dalam fasa PCBA (perakitan papan litar bercetak) yang melibatkan pematerian. Akibatnya, produk elektronik akan mengalami pelaksanaan fungsi yang tidak mencukupi atau fungsinya mungkin menjadi tidak stabil apabila pelanggan menggunakannya dalam jangka masa panjang. Apabila melibatkan tembaga via yang nipis tanpa terputus sepenuhnya, ia gagal dikesan melalui penggunaan kaedah pemeriksaan biasa termasukAOI,AXIdan pemeriksaan visual. Setelah ia ditemui, semua produk yang tergolong dalam kelompok pengeluaran yang sama akan dikehendaki untuk dilupuskan, menyebabkan kerugian besar.
b.Sejauh yang berkaitan dengan kerosakan tembaga via atau kerosakan berbentuk bulat, pengeluar PCB dapat mengesannya melalui ujian elektrik. Namun begitu, terdapat satu isu iaitu proses pengetaman tembaga melalui larutan mikro-etsa adalah begitu panjang sehingga masalah tersebut hanya akan muncul apabila ia sampai ke peringkat pelanggan. Ini bermakna kerosakan tembaga via hanya dapat dikesan oleh pelanggan yang hanya merasakan keadaan operasi produk elektronik yang tidak stabil. Sebagai contoh, apabila pelanggan mendapati produk elektronik mengalami skrin hitam atau tersekat, ia berkemungkinan berpunca daripada kerosakan tembaga via.
Penyelesaian
a. Dari Perspektif Reka Bentuk Kejuruteraan
Selepas jabatan kejuruteraan di sebuah kilang fabrikasi PCB menerima fail reka bentuk PCB daripada pelanggan, apertur via pemalam dan keperluannya harus diberi tumpuan. Secara amnya, apertur via pemalam hendaklah di bawah 0.35mm dan ia tidak sepatutnya terlalu besar kerana apertur yang terlalu besar lebih mudah menyebabkan pemalam tidak lengkap atau tidak mencukupi. Walaupun pelanggan mengemukakan keperluan terhadap via pemalam, mereka biasanya tidak menetapkan peraturan khusus tentang tahap kepenuhan via pemalam. Selaras dengan peraturan IPC, tahap kepenuhan via pemalam juga belum ditakrifkan secara khusus. Berdasarkan keperluan yang ditetapkan oleh julat pengeluar PCB yang paling luas dan pengalaman kejuruteraan saya selama bertahun-tahun, saya percaya adalah paling baik jika via pemalam mempunyai tahap kepenuhan melebihi 75%.
b. Dari Perspektif Penambahbaikan Teknologi Pemalam Topeng Pateri
Sehingga kini, industri PCB menguasai jenis pemalam solder mask melalui teknologi berikut:
Teknologi #1 Pemalam via → Percetakan topeng pateri (lembaran aluminium terlibat dalam pemalam via dan plat ekzos digunakan)
Teknologi#2 Pemalam melalui lubang dilakukan serentak dengan percetakan minyak topeng pateri.
Teknologi#3 Palam resin → Percetakan topeng pateri
Teknologi#4Kemasaan permukaan→ Melalui pemalam
Sejauh yang berkaitan dengan tahap kepenuhan pemalam via, teknologi pemalam via pertama dan ketiga disarankan untuk digunakan kerana kedua-dua kaedah menyumbang kepada kepenuhan yang tinggi. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai proses pembuatan yang rumit kerana memerlukan kepingan aluminium dan plat ekzos. Selain itu, dua atau lebih pencetak diperlukan untuk percetakan segerak dan proses pembakaran papan mengambil lebih banyak masa.
Teknologi #2 mempunyai kecekapan pembuatan yang tinggi tetapi agak sukar untuk dikawal melalui tahap pengisian via. Jenis teknologi ini tidak disarankan kerana pengisian via yang rendah akan menyebabkan tembaga via menjadi nipis atau tembaga via terputus seperti yang dibincangkan dalam bahagian terdahulu artikel ini.
Teknologi#4 biasanya tidak digunakan, jadi ia tidak akan dibincangkan dalam bahagian seterusnya artikel ini.
c. Melalui Isu Pembukaan yang Didedahkan dalam Ujian Elektrik
Pemeriksaan pembukaan via menunjukkan sama ada pemadatan via yang tidak lengkap atau tidak mencukupi berlaku dengan tembaga via yang nipis atau kerosakan tembaga yang terhasil.
Seperti yang telah dibincangkan sebelum ini, ujian elektrik jarang mampu mengesan via tembaga yang terlalu nipis tetapi mampu mengesan isu kerosakan tembaga berbentuk bulat. Jika via terbuka dikesan semasa ujian elektrik, ia boleh digunakan untuk mengesahkan sama ada ia berpunca daripada tembaga penyaduran tanpa elektrik, penyaduran atau palaman via topeng pateri yang dilakukan dengan buruk. Setelah punca isu dikenal pasti, langkah-langkah yang bersesuaian boleh disenaraikan selepas itu.
d. Dari Perspektif Kualiti Topeng Pateri atau Resin
Ujian teknologi perlu dilaksanakan pada via baharu dengan menggunakan minyak solder mask pemalam via dan resin pemalam via supaya kualitinya dapat dijamin. Kemudian, ia perlu digunakan untuk menyertai ujian kelompok kecil bagi mengesahkan lagi prestasi dan kualitinya. Seperti yang digambarkan dalam bahagian terdahulu artikel ini, kualiti rendah minyak solder mask pemalam via atau resin pemalam via akan membawa kepada beberapa masalah, contohnya lubang udara. Apabila larutan mikro etsa memasuki lubang udara, tembaga via akan perlahan-lahan teretsa dengan tembaga via menjadi nipis atau tembaga via terputus. Kualiti mereka tidak boleh sekali-kali dikompromi oleh kosnya yang rendah.
Pengaplikasian solder mask memainkan peranan penting dalam fabrikasi PCB dan tahap kepenuhan pemplagan via adalah sangat penting kerana ia berkaitan dengan penampilan produk serta berkorelasi dengan isu kualiti tembaga via akibat pemplagan via yang tidak lengkap atau tidak mencukupi. Oleh itu, perhatian yang luar biasa harus diberikan kepada pengurusan praktikal. Secara khusus, prosedur yang diatur harus dipatuhi; pengurusan pembuatan harus diperhalus; piawaian pemeriksaan harus diperjelas supaya tahap kepenuhan pemplagan via dapat dijamin sepenuhnya.
