גימור שטח

השוואה בין מספר תהליכי גימור שטח נפוצים

בתהליך ייצור PCB, טכנולוגיות הגימור הנפוצות הן:

• רססолов (HASL, סילוק באוויר חם)
  
• מגן אורגני (OSP)
  
• ניקל/זהב כימי (ENIG)
  
• זכוכית שטופה (Immersion Gold)
  
• שכבת esta‏‏

HASL (סילוק באוויר חם)/HASL ללא עופרת

הפסקה היא השריית ה-PCB בלחם טרומי-עופרת נוזלי, ואז הרכנה בשטח באמצעות אוויר חם כדי לגרום ללהט להישאר בצורה אחידה על פני הנחושת וליצור שכבה של הגנה נגד חמצון ולחיבור בלהט. הרכנה משטחת את הלהט ומונעת הצטברות של לحام וקצר.

ישנם שני סוגים של HASL: אנכי ואופקי. האופקי טוב יותר והשכבה שלו אחידה יותר.
תהליך הייצור: תחילה מקשה קלת (כדי להפוך את פני הנחושת מחוספסים לצורך הדבקה טובה יותר), אחר כך חימום, הוספת פלוקס, ריסוק פח ולבסוף ניקוי.
יתרונות: עלות נמוכה, ניתן להשתמש בכל מקום, ניתן לתקן אם נשבר.
חסרונות: משטח לא אחיד, אינו מתאים לחומרים קטנים, הלם תרמי, גרוע עבור חורים חודרים (PTH), נטיה נמוכה לרטיבה במהלך הלحام.

OSP (שכבת הגנה אורגנית)

OSP הוא שכבת אורגנית שצומחת על פני הנחושת כדי למנוע את חמצונתה. השכבה הזו עמידה בפני חמצון, חום ולחות, והיא נמסרת על ידי פלוקס במהלך הלحام כדי להבטיח את האפקט של הלحام.

בימים הראשונים נעשה שימוש באימידזול ובבנזוטריאזול, וכעת נעשה בעיקר שימוש במולקולות בנזימידזול. כדי לאפשר הלחמה חוזרת, מוסיפים יוני נחושת כדי לחזק את השכבה.

זרימה תהליך: degreasing ראשון, איטש מיקרו, שטיפה חומית, שטיפה, יישור השכבה האורגנית, ואז שטיפה.
יתרונות: ידידותי לסביבה וחסר עופרת, משטח חלק, תהליך פשוט, עלות נמוכה, ניתן לתיקון.
חסרונות: אינו מתאים לחורים חודרים (PTH), רגיש לסביבה, וחיי מדף קצרים.

ENIG ( никל אוטוקטלי/זהב חד פעמי)

ENIG היא שכבה עבה של ניקל-זהב מצופה על פני הנחושת. יש לה ביצועים יציבים מאוד, היא מונעת חלודה לאורך זמן, והיא מתאימה לסביבות מורכבות.

שכבת הنيיקל מונעת את הדיפוזיה של הזהב והנחושת, אחרת הזהב יחדור במהרה לתוך הכסף. שכבת הנייקל בעובי של 5 מיקרון, היא המונעת מהתפשטות בטמפרטורה גבוהה ומונעת מהנחושת להתמוסס במהלך לחימה ללא עופרת, מה שעושה את הלحام יותר אמין.

זרימה תהליך: שטיפת חומצה, איטשינג מיקרוסקופי, טבילה מוקדמת, אקטיבציה, ציפוי נייקל, וזכוכית שטיפה. את כל התהליך דורש 6 מיכלי כימיקלים רבים וכימיקלים, מה שיחסית מסובך.
יתרונות: משטח חלק, מבנה חזק, ידידותי לסביבה וחסר עופרת, מתאים לחורים חודרים (PTH).
חסרונות: עשויה להתעורר בעיה של "מַחֲבָר כָּמוּפִּי", עלות גבוהה, וקושי בתקן.

זכוכית שטופה (Immersion Gold)

הקושי של זכוכית שטופה הוא בין OSP ל-ENIG. הוא לא ילבש "שרשראות כבדות" כמו ENIG, אך התכונות החשמליות שלו טובות מאוד. ניתן להלחם גם בסביבות בטמפרטורה גבוהה, לחות ומלוכלכות, אך פני השטח עשויים להחשיך.

לכספית השרף אין תמיכה בשכבת ניקל והיא פחותה באיכותה מ-ENIG. מדובר בתגובה כימית של החלפה, שיוצרת שכבת כסף טהור על פני הנחושת. לעיתים מוסיפים כמות קטנה של חומר אורגני כדי למנוע קורוזיה והגירה של הכסף. החומר האורגני קטן מאוד, פחות מ-1%

שכבת esta‏‏

שכבת טינט שטיפה (Immersion Tin) תואמת מאוד את הלحام המודרני מכיוון שלحام מורכב בעיקר מבדיל. טינט השטיפה המוקדם נטה ליצירת גידולי בדיל (Tin whiskers) אשר גרמו לבעיות במהלך הלحام. בהמשך הוכנסו תוספים אורגניים אשר גרמו לשכבת הבדיל להיות גרגירית, מה שהסיר את בעיית גידולי הבדיל, שיפר את היציבות התרמית ואת היכולת ללحام.

Esta‏‏ יכולה ליצור שכבת תרכובתesta‏‏-נחושת שטוחה על פני הנחושת. תכונות החיבוט דומות לאלו של ספלי esta‏‏, אך אין את החריגה של פני השטח הלא איזוטיים כמו בספלי esta‏‏, וכן אין את החריגה של דיפוזיה בין מתכת למתכת כמו ב-ENIG.

הערה: לא ניתן לאחסן לוחותesta‏‏ לזמן ארוך מדי.