انتخاب پوشش‌های مانع لحیم‌کاری برای عملکرد قابل اطمینان PCB

انتخاب پوشش مناسب مانع جوش یک تصمیم حیاتی است که بر قابلیت اطمینان PCB، قابلیت جوش و عملکرد طولانی مدت تاثیر می گذارد. از الکترونیک مصرفی تا سیستم های هوافضا،پوشش از پد های مسی در برابر اکسیداسیون محافظت می کندبا گزینه هایی از HASL مقرون به صرفه تا ENEPIG با عملکرد بالا،انتخاب بستگی به نیاز های منحصر به فرد برنامه شما دارد، از جمله محیط عملیاتی، نوع قطعات و بودجه.

این راهنما رایج ترین پوشش های مانع جوش را تجزیه می کند، خواص اصلی آنها را مقایسه می کند و استراتژی های عملی را برای انتخاب بهترین گزینه برای پروژه شما ارائه می دهد.این که آیا شما در حال طراحی یک صفحه RF با فرکانس بالا هستید یا یک دستگاه مصرفی حساس به هزینه، درک این پوشش ها به شما کمک می کند از مشکلات رایج مانند رطوبت ضعیف، اکسیداسیون و شکست زودرس جلوگیری کنید.

نکات کلیدی
1پوشش های سطحی (به عنوان مثال ENIG، HASL) از پاد های مس قبل از مونتاژ محافظت می کنند، در حالی که پوشش های سازگار (به عنوان مثال سیلیکون، پاریلن) از PCB های مونتاژ شده پس از جوش محافظت می کنند.
2.ENIG و ENEPIG بهترین ترکیبی از مسطحیت، قابلیت جوش و دوام را ارائه می دهند که برای قطعات ظریف و کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا ایده آل است.
3پروژه های حساس به هزینه از HASL یا OSP بهره مند می شوند، اگرچه عمر و عملکرد را در محیط های خشن قربانی می کنند.
4پوشش های سازگار مانند پاریلن و سیلیکون در شرایط شدید (به عنوان مثال، هوافضا، پزشکی) محافظت حیاتی را فراهم می کنند.
5انطباق با مقررات (RoHS، IPC) و عوامل محیطی (درجه حرارت، رطوبت) باید انتخاب پوشش را برای اطمینان از قابلیت اطمینان طولانی مدت هدایت کنند.

انواع پوشش های مانع جوش
پوشش های مانع جوش دو دسته اصلی دارند:پوشش های سطحی (برای محافظت از مس و کمک به جوشاندن بر روی PCB های برهنه اعمال می شود) و پوشش های مطابق (برای محافظت از آسیب های زیست محیطی پس از مونتاژ اعمال می شود)هر نوع کاربرد و ویژگی عملکرد منحصر به فرد دارد.

پوشش های سطحی: حفاظت از پد های مس برای پُر کردن
پوشش های سطحی بر روی پد های مس آشکار بر روی PCB های برهنه برای جلوگیری از اکسیداسیون، اطمینان از قابلیت جوش و پشتیبانی از اتصال قابل اعتماد قطعات اعمال می شود. رایج ترین گزینه ها عبارتند از:
1HASL (تعادل جوش هوا گرم)
HASL یکی از قدیمی ترین و به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، به ویژه در برنامه های کاربردی حساس به هزینه.سپس مقدار اضافی با هوا گرم از بین می رود و یک پوشش جوش بر روی پد ها باقی می ماند.

مزایا: هزینه پایین، قابلیت جوش عالی، عمر طولانی (12 ماه) ، سازگار با اکثر قطعات.
معایب: سطح نابرابر (به دلیل منیسک جوش) ، مناسب برای اجزای باریک (<0.5mm pitch) ، نسخه های سربی مطابقت RoHS را ندارند.
بهترین برای: PCB های عمومی، نمونه سازی، و الکترونیک مصرفی غیر حیاتی (به عنوان مثال، اسباب بازی ها، سنسورهای اساسی).

2. ENIG (طلای غوطه ور کردن نیکل بدون برق)
ENIG شامل یک لایه نازک از نیکل (5 ‰ 10μm) است که بر روی مس پوشانده شده است و با یک لایه طلا (0.05 ‰ 0.1μm) پوشانده شده است.در حالی که طلا یک سطح قابل جوش فراهم می کند.

مزایا: سطح مسطح (خوب برای BGA های باریک) ، قابلیت جوش عالی ، عمر طولانی (> 12 ماه) ، مطابقت با RoHS.
معایب: هزینه بالاتر، خطر ′′black pad′′ (یک ترکیب شکننده نیکل طلا که مفاصل را تضعیف می کند) ، ساخت پیچیده.
بهترین برای: کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا (تجهیزات پزشکی، هوافضا) ، قطعات باریک و PCB های فرکانس بالا.

3. OSP (محافظ سولدر شدن ارگانیک)
OSP یک فیلم ارگانیک نازک (0.1 ‰ 0.3μm) است که مس را بدون اضافه کردن فلز از اکسیداسیون محافظت می کند.

مزایا: بسیار کم هزینه، سطح صاف، سازگار با RoHS، ایده آل برای طرح های فرکانس بالا (بدون از دست دادن فلز).
معایب: عمر کوتاه (6 ماه) ، حساس به دستکاری و رطوبت، مناسب برای چرخه های بازپرداخت چندگانه نیست.
بهترین برای: لوازم الکترونیکی مصرفی حساس به هزینه (اسمارتفون ها، تلویزیون ها) و کارت های RF با فرکانس بالا.

4نقره غوطه ور (ImAg)
نقره غوطه ور شدن یک لایه نقره نازک (0.1 ¢ 0.2μm) را از طریق یک واکنش شیمیایی بر روی پد های مس قرار می دهد. این یک سطح صاف و قابل جوش با رسانایی خوب را ارائه می دهد.

مزایا: قابلیت جوش عالی، سطح صاف، هزینه پایین در مقایسه با ENIG، مطابقت RoHS.
معایب: در محیط های مرطوب مستعد لکه برداری (اکسیداسیون) ، مدت نگهداری کوتاه (6 ماه) ، نیاز به نگهداری دقیق دارد.
بهترین برای: مدارهای RF، کاربردهای اتصال سیم و الکترونیک مصرفی متوسط.

5. ENEPIG (نیکل بدون برق طلا غوطه ور شدن بدون برق)
ENEPIG یک لایه پالادیوم (0.1 ¢ 0.2μm) را بین نیکل و طلا اضافه می کند و قابلیت اطمینان را نسبت به ENIG بهبود می بخشد. پالادیوم از اکسیداسیون نیکل جلوگیری می کند و خطر ′′black pad′′ را از بین می برد.

مزایا: دوام عالی، عالی برای اتصال سیم و جوش، عمر طولانی (> 12 ماه) ، مطابقت RoHS.
معایب: بالاترین هزینه در میان پایان های معمول، زمان تولید طولانی تر.
بهترین برای: کاربردهای مهم (هوافضا، ایمپلنت های پزشکی) و تخته هایی که نیاز به جوش و اتصال سیم دارند.

6قلع غوطه ور (ImSn)
قلع غوطه ور شدن یک لایه نازک قلع (0.8 ∼1.2μm) را بر روی مس اعمال می کند که سطح صاف و قابلیت جوش خوبی را ارائه می دهد.

مزایا: هزینه کم، سطح صاف برای قطعات باریک، سازگار با RoHS.
معایب: خطر ریش های قلع (فیلامنت های رسانا کوچک که باعث کوتاه شدن می شوند) ، عمر کوتاه (6 ماه).
بهترین برای: کانکتورهای فشرده و قطعات اتومبیل ارزان قیمت (غیر حیاتی ایمنی).

پوشش های مطابق: حفاظت از PCB های گردآوری شده
روکش های سازگار فیلم های پلیمر نازک هستند که بر روی PCB های کاملاً جمع شده برای محافظت از رطوبت، گرد و غبار، مواد شیمیایی و استرس مکانیکی اعمال می شوند.آنها به جوشیدن کمک نمی کنند اما طول عمر PCB را در محیط های خشن افزایش می دهند.

1آکریلیک
روکش های آکریلیک پلیمرهای مبتنی بر حلال یا آب هستند که در دمای اتاق به سرعت خشک می شوند.

مزایا: استفاده آسان، هزینه کم، قابلیت بازکاری عالی (با حلال ها حذف می شود) ، مقاومت خوب در برابر رطوبت.
معایب: مقاومت ضعیف در برابر مواد شیمیایی و سایش، تحمل دمای محدود (تا 125 درجه سانتیگراد).
بهترین برای: لوازم الکترونیکی مصرفی (تکاب، لوازم خانگی) و محیط های کم استرس.

2سیلیکون
پوشش سیلیکون پلیمرهای انعطاف پذیر و مقاوم در برابر گرما هستند که با نوسانات شدید دمای محیط برخورد می کنند.

مزایا: مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی (-65 تا 200 درجه سانتیگراد) ، انعطاف پذیر (انبوهی را جذب می کند) ، حفاظت خوب از رطوبت.
معایب: مقاومت ضعیف در برابر سایش، سخت برای کار مجدد، هزینه بالاتر از آکریلیک.
بهترین برای: قطعات زیر هود خودرو، الکترونیک هوافضا و سنسورهای بیرونی.

3پلی اورتان
پوشش های پلی اورتان مقاومت شیمیایی و سایش قوی را ارائه می دهند، که آنها را برای محیط های صنعتی ایده آل می کند.

مزایا: مقاومت عالی در برابر روغن ها، سوخت ها و مواد شیمیایی، دوام در محیط های بسیار خیس.
معایب: شکننده در دمای بالا (> 125 °C) ، سخت برای کار مجدد، زمان درمان طولانی (24 ٪ 48 ساعت).
بهترین برای: ماشین آلات صنعتی، تجهیزات نفت / گاز و سیستم های سوخت خودرو.

4پاريلن
پاریلن یک پلیمر است که در بخار جمع می شود و یک فیلم نازک بدون سوراخ است و پوشش یکسانی دارد.

مزایا: یکنواخت بی نظیر (شکاف های کوچک و اجزای را پوشش می دهد) ، مقاومت شیمیایی عالی، سازگار با زیست (معتبر توسط FDA).
معایب: هزینه بسیار بالا، سخت برای بازسازی، نیاز به تجهیزات اختصاصی برای رسوب بخار.
بهترین برای: ایمپلنت های پزشکی، الکترونیک هوافضا و سنسورهای با قابلیت اطمینان بالا.

5اپوکسی
پوشش های اپوکسی فیلم های سخت و سفتی هستند که با حرارت یا نور ماوراء بنفش خشک می شوند.

مزایا: مقاومت استثنایی در برابر مواد شیمیایی و سایش، تحمل دمای بالا (تا 150 درجه سانتیگراد).
معایب: شکننده (مطمئن به ترکیدن تحت ارتعاش) ، سخت برای کار مجدد، زمان درمان طولانی.
بهترین برای: تجهیزات صنعتی سنگین و PCB در محیط های شیمیایی خشن (به عنوان مثال، کارخانه ها).

جدول مقایسه: فرآوری سطح

جدول مقایسه: پوشش های مطابق

عوامل کلیدی برای انتخاب پوشش
انتخاب پوشش مناسب مانع جوش نیاز به تعادل عوامل متعدد از شرایط محیطی تا محدودیت های تولید دارد.

1محیط عملیاتی
a.رطوبت/رطوبت: محیط های رطوبت بالا (به عنوان مثال، حمام، سنسورهای بیرونی) نیاز به پوشش با مقاومت قوی در برابر رطوبت (ENIG، پارلین، سیلیکون) دارند.
ب.درجات حرارت شدید: کاربردهای زیر محفظه خودرو (۱۲۵ درجه سانتیگراد یا بیشتر) یا هوافضا (۵۵ درجه سانتیگراد تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد) نیاز به پوشش با دمای بالا دارند (ENEPIG، سیلیکون، پاریلن).
c. مواد شیمیایی / روغن: سیستم های سوخت صنعتی یا خودرو نیاز به مقاومت شیمیایی (پولیوریتان، اپوکسی) دارند.

2نوع قطعات و طراحی PCB
a. اجزای باریک (<0.5mm pitch): نیاز به سطوح صاف برای جلوگیری از پل های جوش (ENIG، ENEPIG، OSP) دارند.
b. مدارهای فرکانس بالا/RF: نیاز به پایان های صاف و کم ضرر برای حفظ یکپارچگی سیگنال (OSP، ImAg، ENIG).
c. اتصال سیم: ENEPIG یا ImAg برای اتصال قابل اعتماد سیم به پد ترجیح داده می شود.
d. چرخه های بازپرداخت چندگانه: ENIG یا ENEPIG بهتر از OSP یا ImAg در برابر گرم کردن مکرر مقاومت می کنند.

3. قابل سولدر شدن و عمر
a.سوخته شدن: ENIG، ENEPIG و ImAg بهترین رطوبت را ارائه می دهند (جریان سولدر به طور مساوی است) ، که برای مفاصل قوی حیاتی است.
b.مدت نگهداری: برای ذخیره سازی طولانی مدت (به عنوان مثال، ذخایر نظامی) ، ENIG یا ENEPIG (24 ماه یا بیشتر) از OSP یا ImAg (6 ماه) بهتر است.

4محدودیت های هزینه و تولید
پروژه های بودجه ای: HASL یا OSP اقتصادی ترین هستند، اگرچه عملکرد را قربانی می کنند.
b. تولید حجم بالا: OSP و HASL سریع ترین استفاده هستند و زمان تولید را کاهش می دهند.
c. حجم کم، قابلیت اطمینان بالا: ENEPIG یا پاریلن هزینه خود را برای برنامه های مهم ماموریت توجیه می کنند.

5انطباق با مقررات
a.RoHS: از HASL سرب دار اجتناب کنید؛ ENIG، OSP، ImAg یا ENEPIG را انتخاب کنید.
ب. پزشکی (ISO 13485): پاریلن یا ENEPIG سازگار با زیست هستند و الزامات استریلیزه را برآورده می کنند.
c. هوافضا (MIL-STD-883): ENEPIG و پاریلن مطابق با استانداردهای سختگیرانه دوام هستند.

اشتباهاتی که باید از آنها اجتناب کنیم
حتی مهندسان با تجربه هم اشتباهاتی در انتخاب پوشش می کنند که منجر به مشکلات قابل اطمینان می شود:
1. با چشم انداز به عمر
استفاده از OSP یا ImAg برای PCB های ذخیره شده بیش از 6 ماه اغلب منجر به اکسیداسیون می شود و منجر به خیس شدن ضعیف جوش می شود. برای ذخیره سازی طولانی، به ENIG یا ENEPIG ارتقا دهید.

2انتخاب HASL برای اجزای ظریف
سطح ناهموار HASL باعث می شود پل های جوش در BGA های 0.4 میلی متری شود. برای طرح های پیچ باریک به ENIG یا ENEPIG تغییر دهید.

3. نادیده گرفتن سازگاری زیست محیطی
استفاده از پوشش آکریلیک بر روی PCB در یک کارخانه شیمیایی (که در معرض روغن ها / سوخت ها قرار دارد) تضمین می کند که شکست زودهنگام داشته باشد.

4. دست کم گرفتن نیاز به بازسازی
برای نمونه های اولیه یا دستگاه های قابل تعمیر در میدان، آکریلیک را انتخاب کنید.

5. نادیده گرفتن الزامات بدون سرب
HASL سربی ممکن است هزینه ها را کاهش دهد، اما این نقض RoHS است و خطرات جریمه های نظارتی را دارد. همیشه برای پایان های بدون سرب (HASL بدون سرب، ENIG، OSP) انتخاب کنید.

نمونه های کاربردی واقعی
1. PCB گوشی های هوشمند
نیازها: فرکانس بالا (5G) ، حساس به هزینه، پیچ باریک (0.4mm BGA) ، عمر کوتاه (به سرعت جمع آوری می شود).
انتخاب پوشش: OSP (پایان سطح) + پوشش مطابق آکریلیک.
چرا: سطح صاف OSP و از دست دادن کم از سیگنال های 5G پشتیبانی می کند؛ آکریلیک از رطوبت در جیب ها / کیف پول محافظت می کند.

2رادار ADAS خودرو
نیازها: قابلیت اطمینان بالا، کار در درجه -40 تا 125 درجه سانتیگراد، قطعات 0.3 میلی متر، عمر طولانی.
انتخاب پوشش: ENEPIG (پایان سطح) + پوشش مطابق سیلیکون.
چرا: ENEPIG در برابر اکسیداسیون مقاومت می کند و از IC های رادار با صدای خوب پشتیبانی می کند؛ سیلیکون با شوک حرارتی مقابله می کند.

3PCB ایمپلنت های پزشکی
نيازها: سازگاري بيولوژيك، مقاومت در برابر تعقيم، عدم خوردگي در مايعات بدن.
انتخاب پوشش: ENEPIG (پایان سطح) + پوشش مطابق با پارلین.
چرا: ENEPIG از خوردگی مس جلوگیری می کند؛ پاریلن توسط FDA تأیید شده و بدون سوراخ است و از ورود مایعات بدن جلوگیری می کند.

4حسگر صنعتی
نیازها: مقاومت شیمیایی (نفت ها / سوخت ها) ، تحمل لرزش، هزینه کم.
انتخاب پوشش: HASL بدون سرب (پایان سطح) + پوشش سازگار پلی اورتان.
چرا: HASL هزینه و قابلیت جوش را متعادل می کند؛ پلی اورتان در برابر مواد شیمیایی صنعتی مقاوم است.

پرسش های متداول در مورد پوشش های موانع جوش
Q1: آیا می توانم پوشش های متعدد (به عنوان مثال، ENIG + سیلیکون) را بر روی یک PCB استفاده کنم؟
A: بله ✅پاکسازی سطح و پوشش های مطابق با اهداف مختلف هستند. ENIG اطمینان از جوش خوب را تضمین می کند، در حالی که سیلیکون از صفحه جمع آوری شده از محیط زیست محافظت می کند.

س2: از کجا می دانم که یک پوشش مطابق با RoHS است؟
A: صفحه اطلاعات تولید کننده را بررسی کنید. اکثر پوشش های مدرن (ENIG، OSP، ImAg) و پوشش های سازگار (اکریلیک، سیلیکون) مطابق با RoHS هستند. از HASL سربی اجتناب کنید.

س3: آیا ENEPIG ارزش هزینه اضافی نسبت به ENIG را دارد؟
A: برای برنامه های کاربردی مهم (هوافضا، پزشکی) ، yes ENEPIG خطر ′′black pad ′′ را از بین می برد و قابلیت اطمینان اتصال سیم را بهبود می بخشد. برای الکترونیک مصرفی، ENIG کافی است.

س4: آیا می توان پوشش های مطابق را بر روی OSP اعمال کرد؟
ج: بله، اما OSP باید ابتدا پُر شود ۰پوش های سازگار که بر روی OSP غیرپُر شده اعمال می شوند، اکسیداسیون را گیر می کنند و از پُر شدن مناسب بعد جلوگیری می کنند.

س5: بهترین پوشش برای PCB های RF با فرکانس بالا چیست؟
A: OSP یا ImAg (پوشش سطح) بدون پوشش سازگار (برای جلوگیری از از دست دادن سیگنال) بهترین کار را انجام می دهد. اگر حفاظت از محیط زیست مورد نیاز است، از یک پوشش باریک پاریلن (کمترین از دست دادن) استفاده کنید.

نتیجه گیری
انتخاب پوشش مناسب مانع جوش نیاز به تطبیق نیازهای PCB به قدرت پوشش دارد. برای دستگاه های مصرفی حساس به هزینه، OSP یا HASL با پوشش آکریلیک تعادل را ایجاد می کند.برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مانند هوافضا یا پزشکی، ENEPIG و پاريلين ارزش سرمایه گذاری دارند.

گام های کلیدی برای موفقیت:

a. محیط خود را ارزیابی کنید (درجه حرارت، رطوبت، مواد شیمیایی).
ب. نوع قطعه (طول باریک، RF) را با سطح صاف و از دست دادن سطح مطابقت دهید.
ج.زمان نگهداری و نیاز به بازسازی را در نظر بگیرید.

d. اطمینان از انطباق با استانداردهای RoHS، ISO یا MIL.

با اجتناب از اشتباهات رایج و اولویت بندی عوامل مهم، شما یک پوشش را انتخاب خواهید کرد که عملکرد قابل اعتماد را تضمین می کند، چه PCB شما در یک تلفن هوشمند، یک ماشین یا یک ایمپلنت پزشکی باشد.

به یاد داشته باشید: بهترین پوشش، همان پوشش است که نیازهای منحصر به فرد پروژه شما را بدون هزینه بیش از حد برای ویژگی های غیر ضروری برآورده می کند.