HASL در مقابل ENIG: نحوه انتخاب پوشش سطحی مناسب برای برد مدار چاپی پروژه شما

مقدمه

فرآیند پرداخت سطحی برد مدار چاپی (PCB) نه تنها می‌تواند قابلیت لحیم‌کاری و عملکرد کلی برد مدار چاپی (PCB) را به حداکثر برساند، بلکه یک سد محافظتی ایجاد می‌کند تا از خوردگی اکسیداسیون سطوح مسی برد جلوگیری کند. این فرآیند می‌تواند به‌طور مؤثر عمر کلی برد مدار چاپی را افزایش دهد و در نهایت تضمین کند که محصولات PCB تحویل‌شده کاملاً با استانداردهای مربوطه تعیین‌شده توسط صنعت سازگار باشند. در صنعت فعلی فرآیندهای متعددی برای پرداخت سطحی وجود دارد که از میان آنها، هموارسازی لحیم هوای داغ (HASL) و طلای غیرالکترولیتی روی نیکل (ENIG)، دو فناوری اصلی با گسترده‌ترین دامنه کاربرد و بیشترین میزان استفاده هستند. هر دو این فرآیندها مزایا و معایب خود را دارند. این راهنما به‌صورت سیستماتیک تفاوت‌های اساسی، ویژگی‌های فنی و مشخصات کاربردی دو فرآیند هموارسازی لحیم هوای داغ (HASL) و طلای غیرالکترولیتی روی نیکل (ENIG) را بررسی خواهد کرد و در نهایت ارائه‌دهنده یک مبنای مرجع شفاف خواهد بود تا به شما کمک کند دقیقاً بر اساس نیازهای خاص خود در مراحل طراحی و ساخت PCB، مناسب‌ترین فرآیند پرداخت سطحی PCB را انتخاب کنید.

اهمیت پرداخت سطح در طراحی و ساخت برد مدار چاپی (PCB)

پرداخت سطح نقش حیاتی در فرآیندهای طراحی و ساخت برد مدار چاپی (PCB) ایفا می‌کند. این فرآیند به‌طور موثر از اکسید شدن صفحه‌های مسی نمایان‌شده روی برد مدار چاپی جلوگیری می‌کند، زیرا باعث جلوگیری از تماس مستقیم با هوا می‌شود. انتخاب روش نامناسب پرداخت سطحی، به‌طور مستقیم قابلیت اطمینان اتصالات لحیمی را کاهش داده و بر هدایت الکتریکی تأثیر منفی می‌گذارد. باید یک پوشش محافظ یکنواخت روی سطح برد مدار چاپی اعمال شود تا اطمینان حاصل شود که اتصالات لحیمی با کیفیت بالا تشکیل شوند و عمر کلی برد افزایش یابد.

فناوری نصب روی سطح (SMT) به عنوان یکی از فرآیندهای اصلی در تولید الکترونیک شناخته می‌شود. فرآیندهای پوشش سطحی هسته اساسی را تشکیل می‌دهند که عملکرد پایدار SMT را تضمین می‌کنند. این فرآیندها سطوح لحیم‌کاری صاف و همواری برای کاربردهای SMT ایجاد می‌کنند و قرارگیری دقیق و پایدار اجزای میکروالکترونیکی را تضمین می‌نمایند. بنابراین، انتخاب روش مناسب پوشش سطحی به طور مستقیم بر نتیجه نهایی فرآیند ساخت برد مدار چاپی (PCB) تأثیر دارد و نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت برد، کارایی مونتاژ و در نهایت قابلیت اطمینان محصول دارد.

مرور کلی در مورد پوشش‌های سطحی برد مدار چاپی : انواع و کاربردها

انواع مختلفی از فرآیندهای پوشش سطحی برد مدار چاپی (PCB) وجود دارد که هر کدام مزایای منحصر به فرد و موقعیت‌های کاربردی خاص خود را دارند. بنابراین، در انتخاب بهترین فرآیند باید عوامل متعددی به صورت جامع در نظر گرفته شوند؛ از جمله محدودیت‌های هزینه، عمر انبارداری، محیط عملیاتی، فاصله قطعات و الزامات مربوط به مقررات.

متداول‌ترین روش‌های پوشش سطحی شامل موارد زیر هستند:

1. HASL (سطح‌دهی لبایشی با هوای داغ)

• HASL سرب‌دار : فرآیندهای سنتی که از آلیاژهای قلع-سرب استفاده می‌کنند، به تدریج از رده خارج شده‌اند زیرا استانداردهای ایمنی و RoHS را رعایت نمی‌کنند.
• HASL بدون سرب : این فرآیند از آلیاژ قلع-مس یا آلیاژ قلع-نقره-مس استفاده می‌کند که امروزه اجزای استاندارد اکثر برد‌های مدار چاپی جدید محسوب می‌شوند.

2. ENIG (نیکل-طلای غیر الکترولیتی)

• این فرآیند پوشش‌دهی سطحی ابتدا لایه‌ای از روکش نیکل الکترولس را رسوب می‌دهد و سپس لایه‌ای نازک از طلا به روش ایمرشن اعمال می‌شود. فرآیند ENIG سطحی صاف و هموار ایجاد می‌کند که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای فناوری نصب سطحی (SMT) و قطعات با گیج کوچک تبدیل می‌کند.

3. OSP (پوشش آلی حفاظت از قابلیت لحیم‌کاری)

• OSP یک فرآیند پوشش‌دهی سطحی است که از مس با پوشاندن سطح آن با یک ترکیب آلی قبل از اولین بار لحیم‌کاری محافظت می‌کند. این فرآیند از نظر هزینه مقرون‌به‌صرفه است، اما دوام محدودی دارد.

4. قلع ایمرسیونی

• قلع ایمرسیونی، که به عنوان روکش قلع سفید نیز شناخته می‌شود، می‌تواند سطحی ظریف، صاف و یکنواخت ایجاد کند. این پوشش برای فناوری نصب سطحی (SMT) مناسب است، اما عمر آن به دلیل خطر تشکیل ریشه‌های قلع (tin whiskers) محدود می‌شود.

5. نقره ایمرسیونی

• این پوشش سطحی مشابه قلع ایمرسیونی است و قابلیت لحیم‌کاری عالی و خواص الکتریکی خوبی ارائه می‌دهد، اما سطح آن مستعد اکسیداسیون و تغییر رنگ است.

6. طلای سخت (طلای الکترولیتی)

• این فرآیند عمدتاً برای اتصال‌دهنده‌های لبه مانند «انگشتان طلایی» استفاده می‌شود و دارای مقاومت عالی در برابر سایش است.

7. ENEPIG (نیکل الکترولس، پالادیوم الکترولس، طلای غوطه‌وری)

• این پوشش چندلایه نه تنها مقاومت عالی در برابر خوردگی مشابه ENIG فراهم می‌کند، بلکه آن را مناسب برای اتصال سیمی و لحیم‌کاری نیز می‌سازد.

بررسی عمیق پرداخت سطح HASL

سطح‌دهی با هوای داغ (HASL) همچنان یکی از پرکاربردترین فرآیندهای پرداخت سطح در تولید برد مدار چاپی (PCB) است. این روش به دلیل مزایای دوگانه‌اش از نظر هزینه و عملکرد قابل اعتماد، به عنوان راه‌حلی ایده‌آل برای کاربردهای متعددی شناخته می‌شود. محبوبیت خاص HASL در طراحی‌های PCB با پیچیدگی متوسط تا پایین بررسی بیشتری را می‌طلبد که در ادامه به آن خواهم پرداخت.

HASL چیست؟

ترازبندی هوای داغ (HASL) یک فرآیند پوشش‌دهی سطحی است که در تولید برد مدار چاپی (PCB) به کار می‌رود و عملکرد اصلی آن، رسوب دادن لایه‌ای از مذاب قلع روی پدهای مسی برد است. این فرآیند یک پایه لحیم‌کاری با ثبات ساختاری و قابل اعتماد را بر روی سطوح پد ایجاد می‌کند و بدین ترتیب اجرای روان عملیات لحیم‌کاری بعدی را تضمین می‌کند. علاوه بر این، لایه‌ای موثر محافظتی بر روی سطوح مسی برد ایجاد می‌شود که از تماس مستقیم با اکسیژن هوا جلوگیری کرده و بدین وسیله از تخریب ناشی از اکسیداسیون برد مدار چاپی به‌طور مؤثر جلوگیری می‌کند.

فرآیند

• برد را با تمیز کردن سطوح مسی آماده می‌کند.
• برد در مذاب قلع غوطه‌ور می‌شود.
• ترازبندی هوای داغ می‌تواند سطح قلع را صاف کند و اطمینان حاصل شود که لایه مسی اکسپوژ شده به‌صورت یکنواخت با قلع پوشیده شده است.
• برد خنک شده و برای بازرسی نهایی ارسال می‌شود.

انواع HASL

• HASL سرب‌دار : اگرچه این فرآیند همچنان در برخی مناطق و کاربردهای سنتی رایج است، اما با استانداردهای RoHS سازگاری ندارد.
• HASL بدون سرب : این فرآیند پرداخت سطح ترجیحی برای محصولات الکترونیکی مدرن و دوستدار محیط زیست است و کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارد.

مزایا و معایب HASL

مزایا:

• HASL در مقایسه با سایر روش‌های پرداخت سطح، مزیت قابل توجهی از نظر هزینه دارد و به همین دلیل برای نمونه‌سازی و تولید انبوه ایده‌آل است.
• HASL قابلیت لحیم‌کاری عالی‌ای را برای قطعات عبوری و قطعات بزرگ SMT فراهم می‌کند.
• تراز هوای داغ (HASL) برای برد مدارهایی که به تراز بالا یا فاصله‌گذاری دقیق نیاز ندارند، ایده‌آل است.
• این روش پرداخت سطح از نظر بازرسی آسان است و از روش‌های دستی و خودکار برای شناسایی نقص‌های مونتاژ پشتیبانی می‌کند.

معایب:

• ممکن است HASL نتواند سطح صاف و یکنواخت مورد نیاز برای BGA و دستگاه‌های نصب سطحی با گیج ظریف را فراهم کند.
• استفاده از HASL با سرب یا بدون سرب، منجر به ضخامت پوشش نامنظم و زبری سطح می‌شود.
• برای کاربردهای با فرکانس بالا یا عملکرد بالا، یکپارچگی سیگنال و صافی سطح بسیار حیاتی است و فرآیند پوشش سطحی HASL بهترین گزینه نیست.
• در محیط‌های با دمای بالا یا رطوبت زیاد، دوام پوشش‌های HASL در مقایسه با سایر پوشش‌های سطحی ضعیف‌تر است.
• HASL سرب‌دار الزامات حفاظت از محیط زیست را برآورده نمی‌کند و به همین دلیل توسط فرآیندهای جایگزین بدون سرب از رده خارج شده است.

موارد استفاده از HASL

• HASL برای طراحی‌های حساس به هزینه که از قطعات با گام بزرگ و سوراخ عبوری استفاده می‌کنند و نیازی به سازگاری با گام بسیار ریز ندارند، ایده‌آل است.
• اگر طراحی یک نمونه اولیه باشد یا بلافاصله پس از تولید مونتاژ شود، از HASL برای جلوگیری از اکسیداسیون استفاده کنید.

HASL و ENIG: تفاوت‌ها و شباهت‌ها

اگرچه هر دو فرآیند عموماً برای متخصصان آشنا هستند، طراحان برد مدار چاپی (PCB) باید بدانند که تفاوت‌های اساسی بین HASL و ENIG در ابعاد متعددی نمایان می‌شوند:

• پرداخت سطح HASL ارزان‌تر از ENIG است، اما صافی سطح آن به اندازه ENIG خوب نیست.
• صافی عالی و مقاومت در برابر خوردگی ENIG، آن را به ماده‌ای مهم برای کاربردهایی که نیاز به سطوح صاف و عمر طولانی دارند تبدیل کرده است.
• انتخاب بین پرداخت‌های سطحی HASL و ENIG به طراحی برد مدار، فرآیند مونتاژ و الزامات مقرراتی بستگی دارد.

تمرکز بر پرداخت سطحی ENIG

ENIG چیست؟

ENIG یک فرآیند پرداخت سطحی است که لایه‌ای از نیکل را روی مس رسوب می‌دهد و سپس آن را در طلا غوطه‌ور می‌کند. پرداخت سطحی ENIG به دلیل سطح صاف و مسطح و سازگاری آن با بسته‌بندی‌های با گام ریز، BGA و طراحی‌های HDI مورد ترجیح قرار می‌گیرد.

فرآیند ENIG

• برد مدار چاپی (PCB) تحت فرآیند تمیزکاری و اچ میکرو قرار می‌گیرد تا لایه جدیدی از مس نمایان شود.
• از آبکاری شیمیایی نیکل برای تشکیل لایه‌ای یکنواخت از نیکل استفاده می‌شود.
• لایه‌ای نازک از طلا با استفاده از فرآیند آبکاری غوطه‌وری بر روی نیکل رسوب می‌یابد که به‌طور مؤثری از اکسیداسیون جلوگیری می‌کند.

چرا ENIG عملکرد برتری ارائه می‌دهد

• سطح صاف ENIG آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای فناوری نصب سطحی و نیازهای لحیم‌کاری قطعات با گیت خاص (fine-pitch) تبدیل می‌کند.
• پوشش سطحی ENIG مقاومت عالی در برابر خوردگی ارائه می‌دهد و باعث افزایش عمر انبارداری برد مدار چاپی (PCB) و حفظ عملکرد پایدار حتی در شرایط سخت محیطی می‌شود.
• پوشش سطحی ENIG نه تنها تضمین‌کننده صافی عالی سطح لحیم‌کاری است، بلکه دوام بالایی نیز دارد و امکان چندین چرخه لحیم‌کاری و بازکاری (rework) را پشتیبانی می‌کند.
• سطح ENIG به‌صورت پیش‌فرض مطابق با استاندارد RoHS است.
• اگرچه پوشش سطحی ENIG ممکن است هزینه‌ای بیشتر از سطح‌دهی با هوای داغ (HASL) داشته باشد، اما این سرمایه‌گذاری از نظر بازده، قابلیت اطمینان و عملکرد برای بسیاری از نیازهای پیشرفته قطعات، ارزشمند است.

مزایا و معایب ENIG

مزایا:

• ENIG سطح لحیم‌کاری صاف و همواری ارائه می‌دهد که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای BGA، قطعات SMD با گیت خاص و طراحی‌های HDI تبدیل می‌کند.
• اثر سنگ قبری (tombstone effect) و درزهای باز را در فرآیند تولید نصب سطحی به حداقل برساند.
• ENIG بسیار بادوام است و در مقایسه با HASL یا OSP مقاومت بیشتری در برابر خوردگی و اکسیداسیون دارد.
• این فناوری دارای عمر انبارداری طولانی و سازگاری عالی با فرآیندهای جوشکاری مدرن است.
• هیچ خطری از آلودگی سرب وجود ندارد و همواره با استانداردهای RoHS سازگار است.

معایب:

• ENIG نسبت به سایر فرآیندهای پوشش سطحی، به ویژه در مقایسه با HASL، گران‌تر است.
• در صورتی که توسط یک تولیدکننده معتبر برد مدار چاپی انجام نشود، ممکن است عیب «صفحه سیاه» رخ دهد.
• به دلیل شکنندگی لایه طلا و پیچیدگی فرآیند، قابلیت بازکاری آن ممکن است به اندازه HASL نباشد.

موارد استفاده از ENIG

• طراحان برد مدار چاپی باید در کار با قطعات با گیت‌های ریز، بسته‌بندی‌های BGA، برد‌های HDI یا کاربردهای آنالوگ/فرکانس رادیویی حساس، پوشش سطحی ENIG را مشخص کنند، زیرا این سناریوهای طراحی به عملکرد و دقت سطحی برتر نیاز دارند.
• هنگامی که به عمر طولانی برد مدار چاپی، عملکرد پایدار در لحیم‌کاری و سازگاری با محیط زیست نیاز دارید، ENIG بهترین انتخاب است.
• انتخاب پوشش مناسب برای سطح برد مدار چاپی (PCB)، امری حیاتی برای عملکرد و اثربخشی کاربرد آن است. هرچند فرآیند ENIG ممکن است در مقایسه با HASL هزینه‌های بالاتری داشته باشد، اما قابلیت اطمینان بسیار بالای آن در بلندمدت، آن را به روش ترجیحی در صنایع هوافضا، تجهیزات پزشکی، مخابرات و الکترونیک مصرفی پیشرفته تبدیل کرده است.

مزایای ENIG

• این فرآیند سطحی بسیار صاف را تضمین می‌کند و امکان موقعیت‌یابی بسیار دقیق را فراهم می‌آورد.
• این فرآیند قابلیت اطمینان مونتاژ SMT را تضمین کرده و خطر نقص در لحیم‌کاری را به حداقل می‌رساند.
• فرآیندهای پوشش سطحی ENIG سطوحی صاف و یکنواخت ایجاد می‌کنند که برای حفظ یکپارچگی سیگنال در مدارهای پرسرعت و کاهش تلفات و بازتاب سیگنال بسیار مهم هستند.
• پوشش سطحی ENIG همچنین برای فرآیندهای باندینگ سیم و کاربردهای اتصالات لبه‌ای که به آبکاری طلا نیاز دارند، مناسب است.
• پوشش سطحی ENIG با بازرسی اپتیکال خودکار (AOI) سازگاری بسیار بالایی دارد، زیرا صافی و بازتابندگی سطح آن شناسایی نقص‌های جوشکاری را آسان‌تر می‌کند.

HASL در مقابل ENIG: مقایسه دقیق

انتخاب بین فرآیندهای پوشش سطحی HASL و ENIG نیازمند بررسی جامع عوامل متعددی است، از جمله الزامات عملکردی برد مدار چاپی (PCB)، محدودیت‌های بودجه پروژه، فرآیندهای مونتاژ واقعی و حوزه کاربرد محصول نهایی. در ادامه تحلیل و مقایسه دقیق این دو فرآیند ارائه می‌شود:

تفاوت‌های کلیدی بین HASL و ENIG:

• فناوری HASL معمولاً زمانی استفاده می‌شود که هزینه معیار اصلی باشد و تراز بودن کمتر مهم باشد.
• ENIG فرآیندی برای پوشش سطحی است که سطحی صاف و هموار تولید می‌کند و برای طراحی‌های با چگالی بالا مناسب است.
• فرآیند HASL امکان بازکاری را بهتر فراهم می‌کند، در حالی که ENIG عملکرد بهتری در لحیم‌کاری قطعات کوچک یا حساس ارائه می‌دهد.
• اگرچه ENIG نسبت به HASL گران‌تر است، اما بدون شک بهترین انتخاب برای بسیاری از کاربردها است، به‌ویژه آن‌هایی که عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالایی نیاز دارند.
• ENIG به دلیل سازگاری و عملکرد عالی آن شناخته شده است و این امر باعث محبوبیت آن در طراحی و ساخت مدارهای چاپی مدرن برای محصولات پیشرفته، با عمر طولانی یا توزیع جهانی شده است.

گزینه‌های دیگر پوشش سطحی برای پروژه‌های مدار چاپی

در حالی که اکثر طراحان معمولاً بین HASL و ENIG انتخاب می‌کنند، گزینه‌های دیگر متعددی نیز برای فرآیندهای پوشش سطحی برد مدار چاپی (PCB) وجود دارد:

• OSP : این فرآیند از نظر هزینه برای مونتاژهای خاص SMT مقرون به صرفه است و به‌ویژه برای سناریوهای تولید کم‌بهره که نیاز به مونتاژ سریع دارند، مناسب می‌باشد.
• قلع غوطه‌وری : این فرآیند می‌تواند نیازهای مربوط به سطحی صاف و فرآیند بدون سرب را برآورده کند، اما عمر نگهداری آن کوتاه‌تر است.
• غوطه‌وری نقره : این فرآیند برای کاربردهای با سرعت بالا و فرکانس بالا بسیار مناسب است، اما شرایط نگهداری و مدیریت آن نیازمند کنترل دقیقی است.
• طلا سخت (الکترولیتیک) : این فرآیند به دلیل مقاومت در برابر سایش، اغلب برای اتصالات لبه استفاده می‌شود، اما هدف اصلی آن فراهم کردن قابلیت لحیم‌کاری نیست.
• ENEPIG : این فرآیند با افزودن لایه‌ای از پالادیوم به پایه ENIG، مزایای آن را بیشتر کرده و خطر بروز مشکل صفحات سیاه را حذف می‌کند و بنابراین انتخابی ایده‌آل برای سخت‌افزارهای نظامی یا پزشکی محسوب می‌شود.

در شرایط خاص خاصی، این فرآیندهای جایگزین ممکن است بهترین گزینه باشند و طراحان باید با تولیدکنندگان معتبر برد مدار چاپی مشورت کنند تا تمام گزینه‌های ممکن را به‌طور کامل ارزیابی نمایند.

عواملی که در انتخاب مناسب‌ترین پوشش سطحی برد مدار چاپی باید در نظر گرفت

پارامترهای کلیدی زیر باید هنگام انتخاب فرآیند مناسب پرداخت سطحی برد مدار چاپی در نظر گرفته شوند:

• ویژگی‌های طراحی برد مدار چاپی : راه‌حل بهینه برای پرداخت سطحی برد مدار چاپی به سه عامل فنی کلیدی بستگی دارد: فاصله بین پدها، فرآیند سوراخ در پد، و استفاده از قطعات ریزکره‌ای از نوع BGA.
• فرآیند مونتاژ : فناوری نصب سطحی، فرآیند لحیم‌کاری رفلاکس و نیازهای احتمالی بازکاری.
• متقاضی رعایت مقررات : آیا محصول شما باید با استانداردهای RoHS، REACH یا IPC Level 2/3 سازگار باشد؟
• حجم تولید و زمان‌بندی : هزینه هر برد و مدت زمانی که برد قبل از مونتاژ نگهداری می‌شود.
• محیط عملیاتی : رطوبت، دما، ارتعاش و تعمیرات احتمالی در محل نصب.
• مدت زندگی منتظره : عمر مفید برد مدار چاپی، به‌ویژه در سیستم‌های حیاتی صنعتی، خودرویی یا هوافضا.
• محدودیت‌های هزینه : محصولی با بهترین عملکرد از نظر هزینه را انتخاب کنید بدون اینکه از کیفیت یا انطباق لازم کاسته شود.
• تخصص تأمین‌کننده : گزینه‌های شما ممکن است به دلیل قابلیت‌های تولید و سطح کنترل فرآیند (به‌ویژه برای ENIG) محدود شود.

نکاتی برای انتخاب پوشش سطح مناسب برای پروژه شما

• در ابتدا با سازندگان مشورت کنید : برخی از تولیدکنندگان برد مدار چاپی توانایی خود را در فرآیند ENIG اثبات کرده‌اند، در حالی که دیگران بسته به اولویت‌های طراحی شما ممکن است HASL، OSP یا ENEPIG را پیشنهاد دهند.
• نتایج نمونه اولیه را ارزیابی کنید : آزمایش‌های کوچک‌مقیاس با استفاده از فرآیندهای پوشش سطح HASL و ENIG انجام شد تا کیفیت جوش، عیوب ظاهری و اکسیداسیون بلندمدت تأیید شود.
• اولویت‌دهی به انطباق و دوام : برای پروژه‌های جهانی در حوزه‌های پزشکی، خودرویی یا هوافضا، فرآیندهای پوشش سطحی ENIG و ENEPIG اغلب بهترین انتخاب هستند، زیرا عملکرد کلی آنها به‌مراتب بهتر از HASL و OSP است.
• تعادل بین هزینه و ترازبودن : برای نمونه‌های اولیه ساده و با چگالی پایین، HASL یک گزینه ایده‌آل و مقرون‌به‌صرفه است؛ با این حال، برای محصولات با ارزش بالا، فاصله‌گذاری ریز یا عمر طولانی، سرمایه‌گذاری اضافی روی ENIG یک انتخاب ضروری برای تضمین قابلیت اطمینان محصول محسوب می‌شود.
• ملاحظات نگهداری و لجستیک : اگر نیاز به نگهداری مدت‌دار برد مدار چاپی (PCB) قبل از مونتاژ وجود داشته باشد، از استفاده از OSP و HASL خودداری کنید؛ بلکه فرآیند ENIG را انتخاب نمایید که محافظت بلندمدت در برابر اکسیداسیون فراهم کرده و قابلیت لحیم‌کاری را حفظ می‌کند.
• درخواست گواهی‌نامه‌ها : در کاربردهای حساس، ضروری است که گواهی‌های انطباق، داده‌های آزمون ماندگاری و سوابق کنترل فرآیند تهیه شوند —به‌ویژه ENIG (که یک مرحله کلیدی در کنترل کیفیت برای جلوگیری از مشکلات صفحه سیاه است).
• استفاده از داده‌های بازرسی بصری و خودکار : در تولید انبوه، سازگاری ENIG با بازرسی نوری خودکار باید به‌طور کامل مورد استفاده قرار گیرد تا تولید انبوه حاصل شود.

روند صنعت در پوشش‌های سطحی برای برد مدار چاپی (PCB)

• کوچک‌سازی و تسلط طراحی‌های فاصله‌گذاری دقیق : با ادامه تمایل طراحان به دستیابی به سطوح بالاتر ادغام، ENIG و ENEPIG به دلیل عملکرد عالی‌ترشان به انتخابی اجتناب‌ناپذیر برای برد مدارهای پیشرفته تبدیل شده‌اند.
• مقررات زیست‌محیطی و پایداری : HASL حاوی سرب به‌سرعت در سطح جهانی در حال حذف شدن است. فرآیندهای پوشش سطحی بدون سرب مانند ENIG اکنون در تمام بازارها رایج شده‌اند.
• بهبودهای در بازرسی خودکار : با کاربرد گسترده بازرسی نوری خودکار (AOI) و بازرسی اتصالات لحیم‌کاری با اشعه ایکس، الزامات بالاتری در مورد تراز بودن و بازتابندگی سطوح برد مدار چاپی مطرح شده است که دلیل دیگری برای افزایش محبوبیت فناوری پوشش سطحی ENIG است.
• تمرکز بر قابلیت اطمینان به جای صرف هزینه : با نفوذ دستگاه‌های الکترونیکی در تمام حوزه‌ها، از جمله حمل‌ونقل و ایمپلنت‌ها، تمرکز مردم از صرفاً هزینه به طول عمر، قابلیت نگهداری و ایمنی کاربر تغییر یافته است.

سوالات متداول درباره HASL و ENIG

سوال: مهم‌ترین مزایا و معایب انتخاب بین HASL و ENIG چیست؟

جواب: فرآیند HASL مقرون‌به‌صرفه و انعطاف‌پذیر است، اما در مورد قطعات با گام ریز و طول عمر محدودیت‌هایی دارد. از سوی دیگر، فرآیند ENIG سطحی صاف، قابل اعتماد و سازگار با محیط زیست فراهم می‌کند، اما هزینه بیشتری دارد و نیازمند تولیدکنندگان با تجربه است.

سوال: در چه مواردی باید از HASL یا ENIG استفاده کنم؟

جواب: فرآیند HASL برای نمونه‌سازی، تولید انبوه کم‌حجم و سفارشات با بودجه بالاتر مناسب است. فرآیند ENIG برای محصولات با چگالی بالا، محصولات با طول عمر طولانی، یا محصولاتی که باید مطابق با مقررات مربوطه باشند، مناسب است.

سوال: آیا پوشش سطحی می‌تواند بر عملکرد الکتریکی برد مدار چاپی من تأثیر بگذارد؟

پاسخ: بله، پرداخت سطح بر قابلیت لحیم‌کاری، اتلاف سیگنال، تطبیق امپدانس، اکسیداسیون و کیفیت کلی برد مدار چاپی تأثیر می‌گذارد. در مقایسه با HASL، ENIG به‌ویژه برای مدارهای پرسرعت و با دقت بالا مناسب است.

سوال: آیا ENIG همواره بهترین پرداخت سطح برد مدار چاپی برای هر پروژه‌ای است؟

پاسخ: اگرچه پرداخت سطح ENIG صافی عالی، مقاومت در برابر خوردگی و عمر طولانی ارائه می‌دهد، اما به دلیل هزینه بالاتر آن، برای تمام پروژه‌های برد مدار چاپی ضروری نیست. برای طراحی‌هایی که تنها از قطعات با گام بزرگ یا فناوری ساده سوراخ‌دار استفاده می‌کنند، پرداخت سطح HASL به دلیل هزینه پایین‌تر و سهولت در بازکاری انتخاب مناسبی است. با این حال، برای BGA، HDI یا برد‌هایی که در محیط‌های سخت عمل می‌کنند، پرداخت سطح ENIG راه‌حل بهینه‌ای برای تضمین بازده بالای مونتاژ و قابلیت اطمینان بلندمدت است.

سوال: رایج‌ترین عیوب مرتبط با هر نوع پرداخت سطح کدام‌ها هستند؟

پاسخ: در فرآیند HASL، عیوب رایج شامل پل‌های مهره‌ای (ناشی از پوشش نامنظم سطح) و ارتفاع نامنظم پدها هستند که نصب قطعات با گام کوچک را دشوار می‌کنند. در فرآیند ENIG، مهم‌ترین عیب پدیده «نقطه سیاه» است که نوعی خوردگی روی نیکل محسوب می‌شود و در صورت کنترل نادرست فرآیند، می‌تواند تشکیل اتصال لحیم‌کاری را مختل کند.

سوال: چگونه بهترین پرداخت سطح برد مدار چاپی (PCB) را برای چرخه عمر محصول خود انتخاب کنم؟

پاسخ: انتخاب بهترین پرداخت سطح برای یک برد مدار چاپی (PCB) به کل چرخه عمر آن بستگی دارد: آیا نیاز به حمل و نقل بین‌المللی دارد؟ آیا نیاز به نگهداری طولانی‌مدت دارد؟ آیا در معرض رطوبت بالا یا نوسانات دمایی مکرر قرار خواهد گرفت؟ در این موارد، انتخاب بین HASL و ENIG امری حیاتی است. ENIG محافظت قابل اعتمادی برای حمل و نقل بین‌المللی و نگهداری طولانی‌مدت فراهم می‌کند، در حالی که HASL برای مونتاژهای سفارشی و کاربردهای کم‌تنش مناسب است.

نتیجه‌گیری: انتخاب بهترین پرداخت سطح برای برد مدار چاپی

انتخاب فرآیند مناسب برای پوشش سطحی برد مدار چاپی (PCB) نیازمند ارزیابی عوامل مختلفی است، از جمله الزامات فنی، اقتصادی و لجستیکی. هرچند HASL و ENIG دو روش متداول در میان فرآیندهای پوشش سطحی برای برد مدار چاپی مدرن هستند، عملکرد واقعی آنها ممکن است بسته به نیازهای پروژه به‌طور قابل توجهی متفاوت باشد.

• HASL (هموسازی لب‌برداری با هوای داغ) یک فرآیند پوشش سطحی رایج است که برای پروژه‌هایی با الزامات پایین هزینه، فرآیندهای ساده یا نیاز کم به صافی سطح مناسب است. این فرآیند با اغلب قطعات SMT و سوراخ‌دار سازگار است و بنابراین گزینه بسیار خوبی برای کاربرانی است که به دنبال کاهش هزینه‌های تولید هستند.
• ENIG (نیکل الکترولس با پوشش طلا) یک فرآیند پوشش سطحی است که سطحی صاف، مقاومت عالی در برابر خوردگی، سازگاری با محیط زیست و قابلیت لحیم‌کاری ممتازی برای طراحی و تولید برد مدار چاپی (PCB) در پروژه‌های پیچیده فراهم می‌کند. هرچند ENIG نسبت به سرباره داغ با قلع-نقره (HASL) گران‌تر است، اما دوام بیشتر، بازده تولید بالاتر و عمر انبارمانی طولانی‌تر آن را به یک پوشش سطحی ایده‌آل برای برد‌های PCB با قابلیت اطمینان بالا، چگالی زیاد و ارزش بالا تبدیل می‌کند.

جدول نکات کلیدی

نکات نهایی برای انتخاب پرداخت سطح مناسب برد مدار چاپی:

• در اسرع وقت با تولیدکننده برد مدار چاپی خود مشورت کنید؛ آن‌ها شما را در انتخاب روش پرداخت سطح متناسب با فناوری و بازار محصولتان راهنمایی خواهند کرد.
• برای محصولاتی که نیاز به SMD با گام ریز، HDI یا عمر انبارمانی طولانی دارند، قابلیت اطمینان ارائه‌شده توسط ENIG به‌سادگی توسط HASL قابل تطابق نیست.
• برای نمونه‌سازی، تولید آماتوری مدارهای الکترونیکی یا برد مدار چاپی با فاصله‌گذاری پد بزرگ و نیازمندی‌های ساده، HASL همچنان یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه‌ها باقی مانده است.
• هنگام انتخاب فرآیند پوشش سطحی برد مدار چاپی برای کاربرد خود، مطمئن شوید راه‌حلی را انتخاب می‌کنید که بهترین تطابق را با الزامات عملکرد محصول، سازگاری محیطی و استانداردهای انطباق داشته باشد.

در صنعت الکترونیک که به سرعت در حال تحول است، انتخاب فرآیند مناسب پوشش سطحی برد مدار چاپی یک مهارت اساسی است که هر مهندس و متخصص خرید باید به آن مسلط باشد. چه اولویت شما عملکرد، انطباق، هزینه یا دوام بلندمدت باشد، آگاهی از مزایا و معایب پوشش‌های سطحی HASL و ENIG به شما کمک می‌کند تا تصمیمات دقیقی بگیرید و در نهایت محصولات برد مدار چاپی تولید کنید که از انتظارات فراتر رود.