Baskılı Devre Kartı Yüzey İşlemleri
Yüzey İşlem, bileşenler ve çıplak PCB kartı arasında çok önemli bir arayüzdür. İlk olarak, açıkta kalan bakır izlerinin oksidasyonunu önleyebilir. İkinci olarak, bileşenleri PCB'ye lehimlemek için bir yüzey oluşturur. Her ikisi de PCB'nin iyi lehimlenebilirliğini ve elektriksel özelliklerini sağlar. Çeşitli yüzey bitirme türleri vardır, bu nedenle müşterinin gereksinimlerini karşılamak için doğru olanı seçmek gerekir. Yüzey bitirme tipini seçerken, aşağıdaki faktörlerin dikkate alınması gerekir: maliyet, kurşunsuz, üretkenlik, bileşen tipi ve çevre dostu malzeme.
Şekil 1: PCB yüzey kaplaması
Akımsız Nikel Daldırma (ENIG)
ENIG, nikel ve altından çift katmanlı metalik bir kaplama olarak, şu anda sektördeki en popüler yüzey bitirme türüdür. Nikel tabakası, bakır yüzey ile bileşen lehimleme yüzeyi arasında bir bariyer görevi görür. Altın katman, depolama sırasında nikel katmanı korumak ve güçlü lehimlenebilirlik sağlamak için kullanılır. ENIG, diğer yüzey perdahlama türleriyle karşılaştırıldığında, deliklere yapıştırma ve kaplama için uygundur (PTH), uzun raf ömrüne sahiptir ve en düz lehimlenebilir yüzeyi sağlar. Kurşunsuzdur, ancak karmaşık süreç ve yeniden işlenemez özelliği nedeniyle pahalıdır.
Şekil 2: Akımsız Nikel Daldırma (ENIG)
Daldırma Kalay (I-Kalay)
I-Tin yüzey bitirme işlemi, en iyi kalay yapışmasını ve ideal düzlüğü elde etmek için devre kartını birkaç kimyasal banyoya daldırmaktır. Lehim kalaya dayandığından ve kalay tabakası her türlü lehimle eşleştirilebildiğinden bu teknoloji çok umut vericidir. I-Tin kurşunsuzdur, uygun maliyetlidir, yeniden kullanılabilir ve ince hatveli ürünler için uygundur. Yine de, çoklu montaj işlemleri için iyi değildir ve deliklerden kaplanır (PTH), hassas kullanım gerektirir ve lehim maskesine zarar verme olasılığı vardır. Kısa devreye yol açan teneke bıyıklar görünebilir.
Şekil 3: Daldırma Kalay (I-Kalay)
Organik Lehimlenebilirlik Koruyucu (OSP)
Diğer yüzey bitirme tiplerinden farklı olarak OSP, bakır devre ile hava arasında bir bariyer görevi görür. Başka bir deyişle, OSP, lehimlemeden önce temiz çıplak bakır yüzey üzerinde kimyasal olarak organik bir film oluşturmaktır. Kurşunsuzdur, eş düzlemli bir yüzey oluşturur ve düşük ekipman bakımı ile basit bir işleme sahiptir. Kısa raf ömrü ve son montaj sırasında bakırın maruz kalma olasılığı gibi dezavantajlar da vardır.
Kurşunsuz Sıcak Hava Lehimleme Tesviye (HASL)
Bu yüzey bitirme türünde, PCB kartı bir akı kaplaması alır ve bir erimiş kalay lehim banyosundan geçer, sıcak hava bıçakları tarafından çıkarılır. İki ana HASL türü vardır, biri kurşun HASL ve diğeri kurşunsuz HASL. HASL bir zamanlar endüstri tarafından tercih ediliyordu, ancak çevre dostu değil. HASL'nin avantajları düşük maliyetlidir ve mükemmel raf ömrü ile yaygın olarak bulunur. Ancak dezavantajları göz ardı edilemez. Kurşunsuz olan çevre dostu olmasına rağmen, ince hatveli bileşenler için kabul edilemez olan pürüzlü bir yüzey oluşturur. Kurşunlu ve kurşunsuz HASL sürecinde, PCB kartı yüksek sıcaklığa maruz kalır, tahtaya yüksek termal stres yaratabilir. HASL ayrıca kaplanmış açık delikler (PTH) için de uygun değildir.
Şekil 4: HASL Üretim Süreci
Sert Altın Kaplama
Elektroliz olarak bilinen sert altın kaplama, pahalı yüzey bitirme türlerinden biridir. Yüksek maliyeti, işlemin karmaşıklığı ve nispeten zayıf lehimlenebilirliği nedeniyle, genellikle lehimlenebilir alanlar yerine kenar konektörleri gibi çabuk aşınan alanlara uygulanır. ENIG'den farklı olarak altın tabakanın kalınlığı müşterinin ihtiyacına göre değişebilmektedir. Sert altın yüzey bitirmenin diğer avantajları arasında düz bir yüzey oluşturma yer alır., mükemmel dayanıklılık ve uzun raf ömrü.
Akımsız Nikel Akımsız Paladyum Daldırma Altın (ENEPIG)
ENEPIG, nikel, paladyum ve altının üç katmanlı metalik kaplaması olarak nispeten yeni bir yüzey bitirme türüdür. ENIG'den farklı olarak, nikelin bakır katmana oksidasyonunu ve difüzyonunu önlemek için direnç katmanı olarak ek bir paladyum katmanına sahiptir. ENIG, basit bir işlem mekanizmasına ve yüksek sıcaklık direncine elverişlidir, ancak ENEPIG, olağanüstü çoklu yeniden akış döngülerine ve güvenilir tel bağlama özelliklerine sahiptir. Hem ENIG hem de ENEPIG maliyetlidir çünkü PCB için en yüksek lehimlenebilirliği sağlarlar. ENEPIG yapıştırılabilir ve sınırlı aralıklı yüksek frekanslı uygulamalar için çok uygundur. Ayrıca korozyon ve siyah ped riski taşımaz, mükemmel raf ömrüne ve lehim bağlantılarına sahiptir. Aşağıdaki şekil, ENIG ve ENEPIG'in farklı üretim süreçlerini göstermektedir.
Şekil 5: ENIG ve ENEPIG Üretim Süreçleri
Daldırma Gümüş (I-Ag)
I-Ag, orta raf ömrüne sahip, nispeten kararlı bir yüzey bitirme türüdür. İnce adımlı ve düz paket kaplamalar için ENIG için iyi bir alternatif olabilir. Kurşunsuzdur, uygun maliyetlidir ve yüksek hızlı PCB uygulamaları için mükemmeldir. Ancak, çevredeki kirleticilere karşı hassastır ve bu da kararma sorunlarına yol açabilir. Ayrıca gümüş bıyık ve yüksek sürtünme katsayısı sorunlarına sahiptir.
Referans:
https://www.youtube.com/watch?v=bq5_74bEU7k&ab_channel=ICAPEGROUP
https://www.epectec.com/articles/pcb-surface-finish-advantages-and-disadvantages.html
https://www.pcbcart.com/article/content/surface-finish-intro-and-comparision.html