Papan Litar Bercetak (PCB) bebas plumbum pada mulanya hanya diminta bagi mematuhi ROHS (Sekatan Bahan Berbahaya) oleh EU (Kesatuan Eropah) yang mewajibkan semua produk elektronik mematuhi peraturan ROHS. Akibatnya, fabrikasi PCB mula beralih daripada berplumbum kepada bebas plumbum.
Plumbum dalam sambungan pateri terutamanya berpunca daripada pin bersalut komponen, pad bersalut PCB dan pateri. Untuk memastikan kandungan plumbum dalam sambungan pateri mematuhi peraturan ROHS (pecahan jisim hendaklah lebih rendah daripada 0.1%),kemasan permukaandigunakan pada PCB, oleh itu, mesti serasi tanpa plumbum. Pada masa ini, beberapa kemasan permukaan telah dihasilkan untuk mencapai fabrikasi bebas plumbum dan ENIG, ImAg, ImSn serta OSP adalah yang paling banyak digunakan.
Memandangkan setiap jenis kemasan permukaan mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri, adalah penting untuk memperjelas jenis kemasan permukaan yang paling optimum untuk projek anda. Oleh itu, artikel ini akan membandingkan empat jenis kemasan permukaan terutamanya berdasarkan analisis keadaan aplikasi, kos, keserasian dengan keperluan bebas plumbum, jangka hayat, keboleh-solder dan lain-lain supaya anda dapat menentukan kemasan permukaan yang paling optimum untuk PCB bebas plumbum anda.
ENIG
ENIG ialah singkatan bagi Electroless Nickel/Immersion Gold dan strukturnya dipaparkan di bawah.
• Penerangan Umum
Sebagai kemasan permukaan bebas plumbum, ENIG mempunyai beberapa KELEBIHAN yang jelas, termasuk tempoh penyimpanan yang panjang, keboleh-solderan yang sangat baik dan permukaan yang rata. KELEMAHAN utamanya terletak pada kos yang agak tinggi dan risiko “black pad”.
• Pad Hitam
Pad hitam sebenarnya ialah satu kecacatan yang berlaku pada sambungan pateri yang menggunakan ENIG, yang terhasil daripada hakisan teruk pada lapisan nikel. Oleh kerana lapisan nikel yang rosak kelihatan kelabu dan hitam, ia dipanggil pad hitam.
Kelemahan utama black pad terletak pada hakikat bahawa ia sukar untuk dihapuskan. Selain itu, ia tidak dapat diperiksa dengan mata kasar. Oleh itu, ia menambahkan lebih banyak ancaman terhadap kebolehpercayaan produk.
• Perbincangan Kelemahan
a. Tidak boleh dibasahi
Ketidakbolehbasahan ialah punca langsung berlakunya “black pad”. Secara umumnya, PCB bersalut ENIG yang mengalami “black pad” gagal menahan kesan tekanan. Akibatnya, apabila produk melalui ujian kitaran suhu tinggi-rendah, ujian getaran dan proses cucuk masuk serta cabut keluar harian, sambungan pateri akan mengalami keretakan, sekali gus mengurangkan kebolehpercayaan produk.
b. Kecenderungan kepada Hakisan
Sambungan pateri dengan ENIG cenderung menjadi lebih mudah terhakis dalam keadaan lembap kerana lapisan emas sangat nipis dan mempunyai liang-liang halus. Emas, bagaimanapun, tidak terhakis dan sebenarnya lapisan nikel di bawah lapisan emas yang mengalami hakisan.
• Ringkasan
Im-Sn
Im-Sn ialah bentuk ringkas bagi timah rendaman yang dicapai melalui tindak balas penggantian untuk membentuk lapisan timah tulen pada permukaan kuprum. Disebabkan oleh tindak balas penggantian, ketebalan kemasan permukaan adalah terhad, yang biasanya 1μm.
• Perbincangan Kelemahan
a. Tidak tahan terhadap Penyimpanan
Walaupun pada suhu biasa, lapisan timah dan matriks kuprum cenderung meresap antara satu sama lain. Pada suhu bilik, kelajuan resapan timah kekal kira-kira dalam julat 0.144 hingga 0.166 nm/s dan ia boleh disimpan pada suhu bilik selama 30 hari. Ketebalan timah akan berkurang sebanyak 0.23 μm untuk ditukarkan kepada IMC. Selepas pematerian reflow, ketebalannya akan berkurang lebih daripada 0.8 μm. Apabila ia perlu disimpan selama 180 hari, pematerian perlu dilaksanakan sebanyak tiga kali. Ketebalan minimum Im-Sn mestilah melebihi 1.28 μm. Namun, perkara itu biasanya gagal dicapai dan ketebalan biasa hanyalah 1.15 μm.
b. Perubahan Warna
Apabila suhu sentiasa meningkat dalam proses pematerian, lapisan Im-Sn cenderung berubah warna, yang berpunca daripada pencemar organik atau pengoksidaan timah. Secara umumnya, semakin tebal lapisan dioksida timah, semakin gelap warnanya.
c. Tidak Sesuai untuk Pemasangan Padang Halus
Oleh kerana larutan kimia penyaduran timah memberi kesan buruk kepada kebanyakan topeng pateri, topeng pateri tidak boleh terlalu kecil. Jika tidak, ia akan rosak. Oleh itu, Im-Sn tidak sesuai digunakan untuk pemasangan padang halus.
d. Misai Timah
Rambut timah berlaku bagi Im-Sn seperti pad hitam bagi ENIG. Rambut timah biasanya berlaku pada Im-Sn dan jarak antara pad boleh ditetapkan melebihi 0.4mm.
e. Serangan Penyelesaian
Disebabkan oleh serangan daripada larutan kimia, dakwat yang diisi melalui via cenderung mengalami keretakan yang sering memerangkap sebahagian larutan, yang akan diperah keluar semasa pematerian reflow, sekali gus menjejaskan rupa dan kebolehpercayaan dengan teruk.
• Ringkasan
Im-Ag
Im-Ag ialah singkatan bagi perak rendaman yang bertujuan menghasilkan lapisan perak disebabkan oleh kesan larutan. Bukannya lapisan perak tulen, Im-Ag mengandungi bahan organik yang pecahan jisimnya kira-kira 30%.
• Perbincangan Kelemahan
a. Rongga Mikro
Rongga mikro yang berdiameter kurang daripada 0.05mm cenderung terbentuk pada permukaan perak. Rongga ini akan mengurangkan dengan ketara kekuatan sambungan pateri, yang menjadi amat ketara apabila PCB mengalami hentakan. Akibatnya, produk akhir malah boleh mengalami kegagalan.
b. Hakisan Merayap
Hakisan merayap ialah kecacatan utama apabila Im-Ag digunakan sebagai kemasan permukaan. Oleh kerana gandingan galvanik disebabkan oleh gabungan tembaga terdedah pada tepi topeng pateri dan permukaan perak kawasan besar, kakisan elektrokimia cenderung berlaku dalam keadaan lembap.
c. Migrasi Perak
Migrasi perak biasanya berlaku pada litar filem tebal atau bahagian dalaman IC.
d. Perubahan Warna
Warna permukaan papan yang disalut dengan perak rendaman cenderung menjadi kuning atau hitam selepas terdedah kepada udara. Perubahan warna berlaku di udara terutamanya kerana terdapat lubang-lubang kecil pada permukaan perak dan perubahan warna berlaku apabila haloid di dalam udara bertindak balas dengan lubang-lubang perak tersebut.
Selain punca perubahan warna sedemikian, kadangkala warna permukaan berubah selepas pematerian. Terdapat dua faktor yang menyebabkan perubahan warna selepas pematerian: ketebalan penyaduran dan tempoh pendedahan. Telah dibuktikan bahawa peningkatan ketebalan penyaduran bermanfaat untuk meningkatkan rintangan terhadap perubahan warna dan pemendekan tempoh pendedahan juga mampu untuk relatifnya menghalang perubahan warna pada permukaan.
• Ringkasan
OSP
OSPadalah singkatan bagi Organic Solderability Preservatives. OSP sebenarnya ialah satu lapisan filem organik yang terhasil pada permukaan kuprum yang bersih melalui kaedah kimia. Ia digunakan untuk melindungi permukaan kuprum daripada teroksida. Selain itu, ia boleh menahan kejutan haba dan kebasahan.
• Cabaran yang akan dihadapi OSP selepas pematerian
Cabaran#1
Di bawah suhu tinggi ketuhar pematerian aliran semula, penyejatan hampir tidak berlaku sehingga jisim berkurang tidak kurang daripada 10%, yang menunjukkan bahawa ketebalan paling kecil boleh digunakan pada OSP.
Cabaran#2
OSP tidak akan terurai pada suhu 260℃. Dalam proses ini, OSP ditukarkan daripada pepejal terus kepada gas tanpa menghasilkan haba.
Cabaran#3
OSP cenderung bertindak balas dengan oksigen dalam proses pematerian.
Cabaran#4
Sebaik sahaja OSP memasuki ketuhar pematerian, ia mudah menjadi berwarna karat dan keboleh-solderannya merosot.
Cabaran#5
OSP cenderung menjadi sukar disingkirkan apabila fluks digunakan, oleh itu fluks yang lebih kuat harus digunakan sebagai gantinya.
• Ringkasan
PCBCart Sedia Membantu ANDA dengan Penyelesaian PCB Dalam Talian
PCBCart menyediakan anda penyelesaian PCB sehenti termasuk fabrikasi PCB, pemasangan PCB dan pembekalan komponen. Anda akan mendapatkan PCB anda dihasilkan dengan kualiti tertinggi dan harga terendah. Klik butang berikut untuk memulakan projek anda dengan PCB berkualiti tinggi.
Pembuatan PCB Berkualiti Tinggi pada Harga Terendah
