Apabila anda membuat pesanan PCB, anda perlu mempertimbangkan perkara seperti bahan substrat PCB, solder mask, silkscreen, kemasan permukaan, saiz dan ketebalan papan, ketebalan kuprum, via buta dan tertanam, penyaduran lubang tembus, SMT, panel, toleransi dan sebagainya sebelum fabrikasi sebenar papan litar anda. Dalam kalangan perkara tersebut, pemilihan kemasan permukaan tergolong dalam kelas pertama kerana kemasan permukaan memainkan peranan yang amat penting dalam menyumbang kepada kebolehpercayaan produk elektronik. Oleh sebab lapisan kuprum pada PCB mudah teroksida, lapisan pengoksidaan kuprum yang terhasil akan mengurangkan kualiti pematerian dengan serius, yang seterusnya akan menurunkan kebolehpercayaan dan keberkesanan produk akhir. Kemasan permukaan membantu mencegah pad daripada pengoksidaan dan menjamin kebolehterteraan pematerian serta prestasi elektrik yang cemerlang.
Kemasan permukaan, atau salutan permukaan, ialah langkah paling penting dalam proses antaraPembuatan papan PCBdan pemasangan kad litar dengan dua fungsi utama, salah satunya ialah untuk melindungi litar tembaga terdedah dan satu lagi ialah untuk menyediakan permukaan yang boleh dipateri apabila memateri komponen pada PCB. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, kemasan permukaan terletak pada lapisan paling luar PCB dan di atas tembaga, memainkan peranan sebagai "salutan" untuk tembaga.
Jenis Kemasan Permukaan
Pada asasnya, terdapat dua jenis utama kemasan permukaan: logam dan organik. HASL, ENIG/ENEPIG, emas celup dan timah celup semuanya tergolong dalam kemasan permukaan logam manakala OSP dan dakwat karbon tergolong dalam kemasan permukaan organik.
•HASL (Pemerataan Pateri Udara Panas)
HASL ialah sejenis kemasan permukaan konvensional yang digunakan pada PCB. PCB biasanya dicelup ke dalam takungan pateri cair supaya semua permukaan kuprum terdedah disaluti oleh pateri. Pateri berlebihan dibuang dengan melalukan PCB di antara pisau udara panas. Biasanya, HASL mengikut prosedur seperti penerangan Rajah 2 di bawah:
|
Kelebihan Kemasan Permukaan HASL
|
Keburukan Kemasan Permukaan HASL
|
• Pembasahan yang sangat baik semasa pematerian komponen;
• Hakisan tembaga dielakkan; |
• Kerataan rendah pada perata menegak menyebabkan HASL tidak boleh diterima untuk komponen padang halus;
• Tekanan haba yang tinggi semasa proses menyebabkan kecacatan pada papan litar; |
Untuk mematuhi peraturan berkaitan perlindungan alam sekitar, HASL berkembang kepada dua subkategori: HASL berplumbum danHASL bebas plumbumYang terakhir memenuhi peraturan dan undang-undang RoHS (sekatan bahan berbahaya) yang mula-mula diterima pakai oleh EU.
•ENIG dan ENEPIG
ENIG, singkatan bagi Electroless Nickel Immersion Gold, terdiri daripada saduran nikel tanpa elektrik yang dilitupi dengan lapisan nipis emas rendaman, yang melindungi nikel daripada pengoksidaan. ENEPIG, juga dikenali sebagai Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold, berbeza daripada ENIG kerana satu lapisan paladium digunakan sebagai lapisan rintangan untuk menghalang nikel daripada pengoksidaan dan penyebaran ke lapisan kuprum. Berbanding dengan jenis kemasan permukaan yang lain, ENIG dan ENEPIG memberikan keboleh-solder PCB yang paling tinggi tetapi kosnya jauh lebih tinggi. Perbezaan antara proses pembuatan ENIG dan ENEPIG boleh didapati dalam Rajah 3 di bawah.
Langkah nikel tanpa elektrik ialah satu proses auto-pemangkin yang melibatkan pemendapan nikel pada permukaan kuprum yang dipemangkin dengan paladium. Bahan penurun yang mengandungi ion nikel mesti ditambah semula bagi memastikan kepekatan, suhu dan darjah keasidan yang diperlukan untuk menghasilkan salutan yang konsisten. Semasa langkah emas celup, emas melekat pada kawasan bersalut nikel melalui pertukaran molekul, yang akan melindungi nikel sehingga proses pematerian. Ketebalan emas perlu memenuhi toleransi tertentu untuk memastikan nikel mengekalkan kebolehpatriannya.
ENIG dan ENEPIG masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri. Sebagai contoh, ENIG mempunyai permukaan yang rata, mekanisme proses yang ringkas dan rintangan suhu tinggi manakala ENEPIG mampu menahan kitaran refluks berbilang yang sangat baik dan mempunyai keupayaan pengikatan wayar yang sangat boleh dipercayai. Berdasarkanperbandingan antara ENIG dan ENEPIG, ia boleh digunakan dalam aplikasi yang berbeza untuk tujuan yang berbeza. ENIG sesuai untuk pematerian bebas plumbum, SMT (teknologi pemasangan permukaan), pakej BGA (susunan grid bebola) dan sebagainya manakala ENEPIG mampu memenuhi keperluan ketat bagi pelbagai jenis pakej termasuk THT (teknologi lubang tembus), SMT, BGA, pengikatan wayar, pemasangan tekan dan lain-lain.
•ImAg (Perak Celupan)
ImAg terdiri daripada salutan perak celupan nipis di atas jejak kuprum. Biasanya, ImAg mengikuti prosedur di bawah:
|
Kelebihan Kemasan Permukaan ImAg
|
Keburukan Kemasan Permukaan ImAg
|
• Permukaan planar;
• Kitaran proses yang pendek dan mudah;
• Murah;
• Kekonduksian tinggi;
• Sesuai untuk produk padang halus;
• Sambungan pateri Tembaga/Timah;
• Boleh dikerjakan semula;
• Tidak menjejaskan saiz lubang |
• Ternoda
• Migrasi perak;
• Rongga mikro planar;
• Kakisan merayap; |
ImAg ialah jenis kemasan permukaan yang baik untuk penyolderan dan pengujian. Kakisan merayap ialah kelemahan utamanya.
•ImSn (Penyelaman Timah)
ImSn kebanyakannya sama seperti ImAg kecuali bahawa timah digunakan dalam ImSn manakala perak digunakan dalam ImAg. Dari segi kelebihan ImSn, ia memberikan kemasan yang sangat rata pada pad kuprum, menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi SMT. Selain itu, ImSn menyediakan permukaan yang mudah dikesan oleh biasaPemeriksaan Optik Automatikteknik.
•OSP (Pengawet Keboleh-solderan Organik)
OSP ialah sejenis kemasan permukaan dengan bahan organik lutsinar yang terlibat. Ia menggunakan sebatian organik berasaskan air yang terikat secara selektif pada kuprum dan melindungi kuprum sehingga proses pematerian. Biasanya, OSP mengikut proses seperti berikut:
|
Kelebihan Kemasan Permukaan OSP
|
Keburukan Kemasan Permukaan OSP
|
• Rata/planar;
• Kitaran proses yang pendek dan mudah
• Murah;
•
Boleh dikerjakan semula
;
• Tidak menjejaskan saiz lubang siap;
• Sambungan pateri Tembaga/Timah; |
• Beberapa aliran semula
•
Jangka hayat terhad
;
• Tidak konduktif
• Sukar untuk diperiksa;
•
Kitaran terma terhad
; |
Huraian di atas gagal menjelaskan apa-apa berkaitan dengan OSP. Anda boleh merujuk kepada artikelperkara yang anda hampir tidak tahu tentang OSPuntuk mendapatkan maklumat lanjut tentang teknologi kemasan permukaan OSP.
Kesimpulannya, setiap jenis mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri. Anda harus memilih jenis kemasan permukaan yang paling sesuai mengikut tujuan penggunaan produk elektronik anda, keperluan prestasi, kos, rintangan kakisan, ICT (ujian dalam litar), pengisian lubang dan sebagainya. Semakin banyak perkara diambil kira semasa pemilihan, semakin tepat kesimpulan anda.
Dengan membandingkan jenis-jenis kemasan permukaan ini, secara umum, dari segi KOS, ImAg dan OSP adalah yang paling murah manakala ENIG adalah yang paling mahal. Dari segi RINTANGAN KAKISAN, HASL dan ImSn mempunyai keupayaan rintangan kakisan yang terbaik manakala ImAg adalah yang paling teruk. Dari segi ICT, hanya OSP adalah yang paling teruk manakala yang lain adalah hampir sama baik. Dari segi PENGISIAN LUBANG, HASL dan ENIG adalah lebih baik daripada jenis-jenis lain.
Pemilihan Kemasan Permukaan
Pemilihan kemasan permukaan pada PCB ialah langkah paling penting dalam fabrikasi PCB kerana ia secara langsung mempengaruhi hasil proses, jumlah kerja semula, kadar kegagalan di lapangan, keupayaan ujian, kadar sekerap dan kos. Semua pertimbangan penting tentang pemasangan mesti diambil kira dalam pemilihan kemasan permukaan bagi memastikan kualiti tinggi dan prestasi produk akhir.
Dalam proses pemasangan PCB, individu dengan jawatan berbeza mempunyai pandangan yang berbeza tentang cara memilih kemasan permukaan, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah:
Nampaknya, orang yang mempunyai jawatan berbeza mempunyai piawaian pemilihan yang berbeza. Tidak kira jenis apa yang dipilih, ia hanya memenuhi keperluan dan kemudahan orang ramai dengan sedikit pertimbangan tentang kualiti, prestasi dan kebolehpercayaan PCB serta pemasangan PCB.
Berdasarkan pengenalan setiap jenis kemasan permukaan di atas, beberapa atribut merupakan elemen paling penting sebagai standard pemilihan. Jadual di bawah menunjukkan atribut yang DIMILIKI dan TIDAK DIMILIKI oleh setiap jenis kemasan permukaan. Berdasarkan keperluan khusus dan ciri-ciri produk PCB, anda boleh merujuk jadual ini untuk memilih pilihan kemasan permukaan yang paling sesuai.
|
Item
|
HASL
|
ENIG
|
ENEPIG
|
ImAg
|
ImSn
|
OSP
|
| Produk sensitif kos |
√ |
x |
x |
√ |
√ |
√ |
| Jumlah besar diperlukan |
x |
x |
x |
√ |
√ |
√ |
| Kosmetik kemasan permukaan |
√ |
x |
√ |
x |
√ |
√ |
| Penyolderan gelombang bebas plumbum |
√ |
√ |
√ |
√ |
x |
x |
| Komponen padang halus digunakan |
x |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
| Keperluan pengikatan wayar kepada kemasan permukaan |
x |
√ |
√ |
√ |
x |
x |
| ICT hasil tinggi |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
x |
| Kejutan/jatuhan bebas plumbum |
√ |
x |
x |
√ |
√ |
√ |
| Kemungkinan kegagalan kakisan |
√ |
√ |
√ |
x |
√ |
√ |
Secara keseluruhannya, bagi pemilihan jenis kemasan permukaan, satu jenis yang optimum mesti dipilih dan pelbagai fungsi dapat dicapai. Setiap jenis kemasan permukaan mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri. Tetapi jangan risau. Terdapat beberapa helah kejuruteraan sebagai penyelesaian kepada masalah yang disebabkan oleh kelemahan kemasan permukaan. Sebagai contoh, bagi kelemahan bahawa OSP mempunyai daya pembasahan yang lebih rendah, beberapa penyelesaian tersedia seperti menukar salutan keboleh-solderan papan atau aloi solder gelombang, meningkatkan pra-pemanasan bahagian atas dan sebagainya. Perkara utama ialah semua unsur yang mungkin mesti dipertimbangkan untuk mendapatkan prestasi yang ideal.
Pada masa kini, isu alam sekitar telah menjadi semakin penting dalam bidang elektronik. Bagi mengehadkan bahan berbahaya yang dihasilkan, RoHS telah diterbitkan oleh EU. RoHS, juga dikenali sebagai Bebas Plumbum, merupakan singkatan bagi Restriction of Hazardous Substances. RoHS, juga dikenali sebagai Directive 2002/95/EC, berasal dari Kesatuan Eropah dan mengehadkan penggunaan enam bahan berbahaya yang terdapat dalam produk elektrik dan elektronik. Semua produk yang berkenaan di pasaran EU selepas 1 Julai 2006 mesti mematuhi RoHS. RoHS memberi kesan kepada seluruh industri elektronik dan juga banyak produk elektrik. Oleh itu, kemasan permukaan dengan pateri bebas plumbum akan mempunyai lebih ramai pengikut pada masa hadapan.
PCBCart menawarkan kalkulator harga dalam talian untuk anda mengira PCB dengan kemasan permukaan yang berbeza. Klik butang di bawah untuk memasuki halaman sebut harga PCB, anda akan melihat bagaimana harga PCB berubah mengikut transformasi kemasan permukaan dengan memasukkan pilihan kemasan permukaan yang berbeza.
Semak Perbezaan Harga PCB dengan Kemasan Permukaan Berbeza
Sumber Berguna
•Garis Panduan Paling Komprehensif untuk Pemilihan Kemasan Permukaan
•Perbandingan antara ENIG dan ENEPIG
•Perkara yang Anda Hampir Tidak Tahu tentang OSP
