เหตุใดจึงต้องชุบทองบนบอร์ด PCB

1. การตกแต่งพื้นผิวบอร์ด PCB:

ป้องกันการเกิดออกซิเดชัน, HASL, HASL ไร้สารตะกั่ว, ทองแช่, ดีบุกแช่, เงินแช่, ชุบทองแข็ง, ชุบทองทั้งแผ่น, นิ้วทอง, นิกเกิลแพลเลเดียม OSP: ต้นทุนที่ต่ำกว่า, ความสามารถในการบัดกรีที่ดี, สภาพการเก็บรักษาที่รุนแรง, ระยะเวลาอันสั้น, เทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การเชื่อมที่ดีและราบรื่น

HASL: โดยทั่วไปบอร์ด HASL จะเป็นเทมเพลต PCB ที่มีความแม่นยำสูงหลายชั้น (4-46 ชั้น) มันถูกใช้โดยองค์กรการสื่อสารภายในประเทศ คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์ทางการแพทย์และการบินและอวกาศขนาดใหญ่หลายแห่งและหน่วยวิจัย มีนิ้วทอง (นิ้วเชื่อมต่อ) เป็นส่วนประกอบเชื่อมต่อระหว่างแท่งหน่วยความจำและช่องเสียบหน่วยความจำ สัญญาณทั้งหมดจะถูกส่งผ่านนิ้วทอง

นิ้วทองประกอบด้วยหน้าสัมผัสที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสีทองจำนวนมาก เนื่องจากพื้นผิวเคลือบทองและมีหน้าสัมผัสที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจัดเรียงเหมือนนิ้ว จึงเรียกว่า "นิ้วทอง"

จริงๆ แล้วนิ้วทองนั้นถูกเคลือบด้วยชั้นทองคำบนกระดานที่หุ้มทองแดงด้วยกระบวนการพิเศษ เนื่องจากทองคำมีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันอย่างมากและมีค่าการนำไฟฟ้าสูง

อย่างไรก็ตามเนื่องจากราคาทองคำที่สูง หน่วยความจำจึงถูกแทนที่ด้วยการชุบดีบุกในปัจจุบัน ตั้งแต่ปี 1990 วัสดุดีบุกได้รับความนิยม ปัจจุบันมีการใช้เมนบอร์ดหน่วยความจำและกราฟิกการ์ด "นิ้วทอง" เกือบทั้งหมด วัสดุดีบุก เฉพาะจุดสัมผัสอุปกรณ์เสริมเซิร์ฟเวอร์/เวิร์กสเตชันประสิทธิภาพสูงบางจุดเท่านั้นที่ยังคงใช้การชุบทอง ซึ่งโดยธรรมชาติแล้วมีราคาแพง

2. ทำไมต้องใช้แผ่นเคลือบทอง?

เมื่อไอซีมีการบูรณาการมากขึ้น พินไอซีจะมีความหนาแน่นมากขึ้น กระบวนการ HASL แนวตั้งนั้นยากต่อการเป่าแผ่นอิเล็กโทรดบาง ๆ ให้แบน ซึ่งทำให้การติดตั้ง SMT ทำได้ยาก นอกจากนี้อายุการเก็บรักษาของแผ่นดีบุกสเปรย์ยังสั้นมาก

แผ่นเคลือบทองจะช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ได้:

1. สำหรับกระบวนการยึดพื้นผิว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิวขนาดเล็กพิเศษ 0603 และ 0402 ความเรียบของแผ่นบัดกรีมีความสัมพันธ์โดยตรงกับคุณภาพของกระบวนการพิมพ์แบบวางบัดกรี และมีผลกระทบอย่างชัดเจนต่อคุณภาพการบัดกรีแบบรีโฟลว์ที่ตามมา ดังนั้น การชุบทองทั้งแผ่นจึงมักพบเห็นได้ในกระบวนการติดบนพื้นผิวที่มีความหนาแน่นสูงและมีขนาดเล็กเป็นพิเศษ

2. ในขั้นตอนการผลิตทดลอง เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น การจัดหาส่วนประกอบ มักจะไม่สามารถบัดกรีบอร์ดได้ทันทีที่มาถึง แต่เรามักต้องรอหลายสัปดาห์หรือหลายเดือนก่อนที่จะใช้งาน อายุการเก็บรักษาของแผ่นเคลือบทองนั้นยาวนานกว่าตะกั่ว พิวเตอร์อัลลอยด์มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าหลายเท่า ดังนั้นใครๆ ก็ยินดีใช้

นอกจากนี้ต้นทุนของ PCB เคลือบทองในขั้นตอนการสร้างต้นแบบเกือบจะเท่ากับราคาของแผ่นโลหะผสมตะกั่วและดีบุก

แต่เมื่อสายไฟหนาแน่นขึ้น ความกว้างของเส้นและระยะห่างก็ถึง 3-4MIL

สิ่งนี้นำมาซึ่งปัญหาการลัดวงจรของสายทองคำ เนื่องจากความถี่ของสัญญาณสูงขึ้นเรื่อยๆ การส่งสัญญาณในการเคลือบหลายชั้นเนื่องจากผลกระทบของผิวหนังจึงมีผลกระทบที่ชัดเจนต่อคุณภาพของสัญญาณมากขึ้น

ผลกระทบของผิวหนังหมายถึง: กระแสสลับความถี่สูง กระแสจะมีแนวโน้มที่จะไหลเข้มข้นบนพื้นผิวของเส้นลวด จากการคำนวณ ความลึกของผิวหนังสัมพันธ์กับความถี่

เพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้นของบอร์ดเคลือบทอง PCB ที่ใช้บอร์ดทองแช่ส่วนใหญ่มีลักษณะดังต่อไปนี้:

1. เนื่องจากโครงสร้างคริสตัลที่เกิดจากการชุบทองและการชุบทองแตกต่างกัน ทองแช่จะมีสีเหลืองทองมากกว่าการชุบทอง และลูกค้าจะพึงพอใจมากขึ้น

2. การแช่ทองจะเชื่อมได้ง่ายกว่าการชุบทอง และจะไม่ทำให้เกิดการเชื่อมที่ไม่ดีหรือข้อร้องเรียนจากลูกค้า

3. เนื่องจากบอร์ดทองแช่มีเพียงนิกเกิลทองบนแผ่น การส่งสัญญาณในเอฟเฟกต์ผิวหนังจึงอยู่ในชั้นทองแดงและจะไม่ส่งผลต่อสัญญาณ

4. เนื่องจากโครงสร้างผลึกของทองคำแช่มีความหนาแน่นมากกว่าการชุบทอง จึงมีโอกาสน้อยที่จะทำให้เกิดออกซิเดชัน

5. เนื่องจากแผ่นทองแช่มีเพียงทองนิกเกิลบนแผ่น มันจะไม่สร้างสายทองและทำให้เกิดจุดสั้น

6. เนื่องจากบอร์ดทองคำแบบจุ่มมีเพียงทองนิกเกิลบนแผ่น ความต้านทานการบัดกรีในวงจรจึงถูกผูกมัดอย่างแน่นหนากับชั้นทองแดง

7. โครงการจะไม่กระทบต่อระยะห่างระหว่างการชดเชย

8. เนื่องจากโครงสร้างคริสตัลที่เกิดจากทองคำแช่และการชุบทองแตกต่างกัน ความเครียดของแผ่นทองแช่จึงควบคุมได้ง่ายกว่า สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีพันธะจะเอื้อต่อกระบวนการพันธะมากกว่า ในเวลาเดียวกัน เป็นเพราะทองคำที่แช่อยู่นั้นนิ่มกว่าการชุบทอง ดังนั้นนิ้วทองที่ทำจากแผ่นทองคำที่จุ่มอยู่จึงไม่ทนทานต่อการสึกหรอ

9. ความเรียบและอายุการใช้งานของแผ่นทองคำที่จุ่มอยู่นั้นดีพอ ๆ กับแผ่นทองคำที่ชุบ

สำหรับกระบวนการชุบทอง ผลกระทบของการใช้ดีบุกจะลดลงอย่างมาก ในขณะที่ผลของการใช้ดีบุกของทองคำแช่จะดีกว่า เว้นแต่ผู้ผลิตจะต้องมีการผูกมัด ผู้ผลิตส่วนใหญ่จะเลือกกระบวนการทองแช่ทั่วไป ในกรณีนี้ การรักษาพื้นผิว PCB จะเป็นดังนี้:

การชุบทอง (การชุบด้วยไฟฟ้า, การแช่ทอง), การชุบเงิน, OSP, HASL (ไร้สารตะกั่วและสารตะกั่ว)

ประเภทเหล่านี้มีไว้สำหรับบอร์ดเช่น FR-4 หรือ CEM-3 เป็นหลัก วัสดุฐานกระดาษและวิธีการรักษาพื้นผิวของการเคลือบด้วยขัดสน หากไม่รวมปัญหาการใช้ดีบุกที่ไม่ดี (การรับประทานดีบุกไม่ดี) จะไม่รวมสารบัดกรีและผู้ผลิตแผ่นแปะอื่น ๆ เนื่องจากเหตุผลด้านการผลิตและเทคโนโลยีวัสดุ

ที่นี่เราพูดถึงเฉพาะปัญหา PCB เท่านั้น มีสาเหตุหลายประการ:

1. เมื่อพิมพ์ PCB ไม่ว่าจะมีพื้นผิวฟิล์มน้ำมันรั่วที่ตำแหน่ง PAN ซึ่งสามารถป้องกันผลกระทบของการใช้ดีบุกได้หรือไม่ สิ่งนี้สามารถตรวจสอบได้โดยการทดสอบการดริฟท์ของดีบุก

2. ตำแหน่ง PAN ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบหรือไม่ กล่าวคือ การออกแบบแผ่นอิเล็กโทรดสามารถรับประกันการรองรับชิ้นส่วนได้อย่างเพียงพอหรือไม่

3. ไม่ว่าแผ่นจะปนเปื้อนหรือไม่ก็ตาม สามารถรับผลลัพธ์ได้โดยใช้การทดสอบการปนเปื้อนของไอออน ประเด็นสามข้อข้างต้นนั้นเป็นประเด็นสำคัญที่ผู้ผลิต PCB จะต้องพิจารณา

เกี่ยวกับข้อดีและข้อเสียของการรักษาพื้นผิวหลายวิธี แต่ละวิธีก็มีจุดแข็งและจุดอ่อนของตัวเอง!

ในแง่ของการชุบทอง ช่วยให้สามารถเก็บ PCB ไว้ได้นานขึ้น และได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิและความชื้นสิ่งแวดล้อมภายนอกน้อยกว่า (เมื่อเทียบกับการรักษาพื้นผิวอื่นๆ) และโดยทั่วไปสามารถเก็บไว้ได้ประมาณหนึ่งปี การรักษาพื้นผิวกระป๋องสเปรย์เป็นอันดับสองและ OSP เป็นอันดับสาม ควรให้ความสนใจเป็นอย่างมากกับเวลาการเก็บรักษาของการรักษาพื้นผิวทั้งสองในอุณหภูมิและความชื้นโดยรอบ

โดยทั่วไปแล้ว การรักษาพื้นผิวของเงินที่จุ่มจะแตกต่างกันเล็กน้อย ราคาสูงกว่า สภาพการเก็บรักษาเข้มงวดกว่า และจำเป็นต้องบรรจุในกระดาษไร้กำมะถัน! และเวลาจัดเก็บประมาณสามเดือน! ในแง่ของเอฟเฟกต์การใช้ดีบุก ทองคำแช่, OSP, HASL ฯลฯ แทบจะเหมือนกันเลย ผู้ผลิตคำนึงถึงความคุ้มค่าเป็นหลัก!