ابدأ اختيار تشطيب لوحة PCB بأكثر العناصر المكشوفة تطلباً: وسادة لحام ذات تباعد دقيق، أو موضع للربط السلكي، أو نقطة تلامس للموصل. قد يكون HASL عملياً للمكونات العادية ذات الثقوب النافذة والمكونات ذات التباعد الأكبر. وعندما تكون وسادات اللحام الأكثر استواءً مهمة، غالباً ما يستحق ENIG الدراسة. وإذا احتاج التصميم أيضاً إلى ربط سلكي، فيمكن النظر في ENEPIG، لكن يجب تأهيل نظام الربط الفعلي. أما نقاط التلامس التي تتعرض لعمليات توصيل وفصل متكررة فقد تحتاج إلى ذهب صلب انتقائي.
يجب توثيق قرار التشطيب في الرسم الهندسي وملف الشراء، لا في قائمة منسدلة بأمر الشراء فقط. فقد تؤثر سبيكة اللحام وهندسة الوسادات والتخزين ومواصفات الربط ومتطلبات تآكل نقاط التلامس في الاختيار المناسب.
ما الذي يقدمه التشطيب وما الذي لا يقدمه
يغطي تشطيب السطح النحاس المكشوف قبل التجميع. وتتمثل مهمته المباشرة في حماية النحاس وتوفير سطح ملائم للعملية المقصودة، مثل اللحام. وقد يؤثر التشطيب أيضاً في استواء الوسادات وحساسيتها عند التداول والواجهات التي تتكون أثناء التجميع.
قناع اللحام مختلف. فهو طبقة الحماية التي تغطي مناطق مختارة من اللوحة وتترك فتحات للوسادات ونقاط التلامس والعناصر الأخرى. ولا يحل محل التشطيب على النحاس المكشوف. كما قد تؤثر أبعاد فتحات القناع ومحاذاتها في الطباعة واللحام والربط. لمعلومات عن القناع، راجع ما هو قناع اللحام؟.
تختلف بنية الطبقات في التشطيبات الأربعة محل المقارنة:
- HASL: تُطبّق طبقة لحام من القصدير والرصاص على النحاس المكشوف ثم تُسوّى بالهواء الساخن.
- HASL الخالي من الرصاص: تستخدم العملية العامة نفسها سبيكة لحام خالية من الرصاص. ينبغي تحديد تركيب السبيكة أو تأكيده.
- ENIG: تغطي طبقة رقيقة من الذهب بالغمر النيكل المترسب كيميائياً.
- ENEPIG: يلي النيكل المترسب كيميائياً طبقة من البلاديوم المترسب كيميائياً ثم الذهب بالغمر.
الذهب في ENIG وENEPIG ليس طلاءً سميكاً لنقاط تلامس مصمماً لمقاومة التآكل. يرتبط دوره بحماية التشطيب الموجود تحته؛ ولا يثبت وجوده وحده ملاءمته للتوصيل المتكرر أو لسلك ربط بعينه.
قارن التشطيبات عند العنصر المكشوف
| التشطيب | اللحام والاستواء | التخزين والتداول | الربط ونقاط التلامس |
|---|---|---|---|
| HASL بالقصدير والرصاص | طبقة قابلة للحام ومألوفة للتجميعات المتوافقة. قد تكون طبقة اللحام المسوّاة غير منتظمة؛ لذلك قيّم الوسادات الصغيرة والمكونات الحساسة للتوازي. | احمها من التلوث والأكسدة، واتفق على التغليف وحدود العمر ومعايير القبول. | لا تفترض ملاءمتها للربط السلكي أو نقاط التلامس الانزلاقية المتكررة. قد يمنع محتوى الرصاص استخدامها وفق المنتج أو عملية التجميع. |
| HASL الخالي من الرصاص | مناسب لعمليات اللحام المتوافقة، لكن السبيكة وطبوغرافية الوسادات مهمتان. وقد يكون أقل استواءً من ENIG أو ENEPIG. | يعتمد قبولها بعد التخزين على الطلاء الفعلي والتغليف والظروف؛ لا تنقل مدة صلاحية من مورد أو سبيكة أخرى. | لا يؤهل التشطيب الخالي من الرصاص وحده واجهة ربط أو تلامس. أكّد السبيكة المحددة والتطبيق. |
| ENIG | يكون عادةً أكثر استواءً من HASL، وغالباً ما يُدرس للوسادات ذات التباعد الدقيق. تظل واجهة النيكل وجودة التشطيب مهمتين لموثوقية وصلة اللحام. | احم السطح من التلف والتلوث. ولا يُعد مظهر سطح الذهب السليم اختباراً لقابلية اللحام. | ليس ملائماً تلقائياً للربط السلكي. لا تعامل الذهب الرقيق بالغمر كسطح تآكل محدد المواصفات. |
| ENEPIG | يكون عادةً مستوياً وقابلاً للاستخدام في اللحام عندما تتوافق بنية الطبقات وعملية التجميع. | قد تكون مناطق الربط حساسة للتلوث والتداول؛ اتفق على وسائل الحماية وموعد فتح العبوة. | خيار لبعض تطبيقات الربط السلكي، شريطة تأهيل السلك والمعدات والوسادة والعملية. وليس بديلاً تلقائياً عن الذهب الصلب في نقطة تلامس معرضة للتآكل. |
الاستواء ميزة نسبية، وليس ضماناً لمردود التجميع. فالسطح المستوي لا يعوض بصمة غير مناسبة أو التواء اللوحة أو ضعف انفصال المعجون أو مكوناً خارج مواصفة التوازي.
يجب أن تتوافق سبيكة اللحام وإعادة الصهر والتشطيب
يحتوي HASL بالقصدير والرصاص على الرصاص، بينما لا يستخدم HASL الخالي من الرصاص طلاءً من القصدير والرصاص. ويهم هذا الفرق عند ضبط توافق سبيكة اللحام وتقييم المتطلبات التنظيمية أو متطلبات العميل للمنتج.
لا تساوِ بين «تشطيب خالٍ من الرصاص» وامتثال المنتج النهائي. فالامتثال يعتمد على المتطلبات المنطبقة وعلى مواد تتجاوز تشطيب لوحة PCB. وفي المقابل، حتى المشروع الذي يسمح بلحام القصدير والرصاص ينبغي أن يتحقق من دعم المكونات والمجمّع والعملية المقصودة لهذا الاختيار.
تعامل مع ENIG وENEPIG بوصفهما جزءاً من نظام وصلة اللحام. أثناء اللحام تتفاعل الطبقات المترسبة مع اللحام المنصهر والمعادن الموجودة تحتها. لذلك تهم حالة التشطيب وسماكة الطبقات إلى جانب المظهر المرئي. وإذا كان التصميم يتطلب موثوقية عالية، فاتفق على معايير قبول التشطيب واختبارات التأهيل المنطبقة بدلاً من تحديد اسم التشطيب فقط.
كما أن عدد مرات التعرض الحراري المسموح بها خاص بالمشروع. فقد تتعرض اللوحة للتسخين أثناء التصنيع، أو خلال مرور واحد أو أكثر في التجميع، أو اللحام الانتقائي، أو إعادة العمل. ويتوقف الأثر على التشطيب والتعرض الحراري ومتطلبات التجميع؛ ولا يوجد عدد عالمي آمن لدورات إعادة الصهر يمكن ربطه باسم التشطيب وحده.
تُعد وثيقة Melexis المسماة Guidelines for SMT soldering، الإصدار 1 (2020)، مثالاً على مستند لمصنّع مكونات يمكن مراجعته عند تخطيط اللحام والتداول. تنطبق متطلباتها على أجهزة Melexis ذات الصلة، ولا ينبغي تعميمها على كل مكون أو لوحة. استخدم الوثائق المنطبقة على كل جهاز إلى جانب مواصفات اللوحة ومواد اللحام.
اختيار معجون اللحام قرار مستقل أيضاً. يجب أن تتوافق السبيكة والمادة المساعدة والاستنسل وعملية إعادة الصهر مع المكونات واللوحة؛ راجع اختيار معجون اللحام.
تحتاج وصلات الأسلاك ونقاط التلامس إلى مواصفات مستقلة
ENIG أم ENEPIG للربط السلكي
يضيف ENEPIG طبقة بلاديوم بين النيكل والذهب بالغمر. لذلك يستحق التقييم في بعض تطبيقات الربط، لكن «ENEPIG» ليس مواصفة ربط كاملة.
ينبغي أن يحدد طلب عرض السعر نوع الربط ومادة السلك وقطره وأبعاد الوسادة ومتطلبات طبقات التشطيب ومعدات الربط أو العملية المطلوب تأهيلها. وينبغي أيضاً تحديد طريقة قبول الوصلات المطلوبة، مثل معايير الشد أو القص المنطبقة وخطة أخذ العينات. عندها يستطيع المورد مراجعة مدى توافق التشطيب والضوابط المطلوبة مع التطبيق.
لا تستبدل ENIG بـ ENEPIG أو العكس لمجرد أن كليهما له سطح ذهبي. وإذا لزم الاستبدال، فيجب أن يمر عبر مسؤول الجهاز وتأهيل عملية الربط قبل الاعتماد.
ENEPIG أم الذهب الصلب الانتقائي لنقاط التلامس
الذهب الصلب الانتقائي نهج مختلف، ويتكون عادةً من طلاء ذهب كهربائي فوق طبقة سفلية مناسبة في مناطق تلامس محددة. ويُستخدم عندما يتطلب التطبيق سطح تلامس أعلى مقاومة للتآكل. وتظل ملاءمته معتمدة على مواصفة الطلاء وتصميم نقطة التلامس وبيئة التوصيل.
بالنسبة إلى أصابع الحافة أو نقاط التلامس الانزلاقية الأخرى، حدد مادة التلامس المقابلة وقوة التلامس وعدد مرات الإدخال أو دورات التوصيل والبيئة ومعايير قبول التآكل. ولا يكتمل هدف عدد الدورات من دون هذه الظروف. وحدد منطقة التلامس بدقة في الرسم؛ فقد تحتاج اللوحة إلى وسادات قابلة للحام في منطقة وتشطيب مختلف في أخرى.
يتطلب التصميم ذو التشطيبات المتعددة مراجعة التصنيع. أكّد حدود التشطيبات وتسلسل المعالجة الممكن وسماكة الطلاء ومتطلبات الحجب والفحص قبل الاعتماد عليه. ولا تفترض إمكان استبدال تشطيب وسادة اللحام المعتاد بمنطقة ذهب صلب من دون مراجعة التجميع.
التخزين: اتفق على الظروف لا على مدة صلاحية عامة
تتأثر مدة التخزين القابلة للاستخدام بتشطيب اللوحة وتغليفها، وكذلك ببيئة التخزين الفعلية والتداول والتلوث والعملية التالية. وقد لا تكون معايير قبول قابلية اللحام وقابلية الربط قابلة للتبادل.
لأغراض الشراء، سجّل تاريخ التصنيع أو الشحن ونوع العبوة وظروف التخزين وموعد فتح العبوة. وسجّل حدود النظافة أو التعرض الخاصة بعملية الربط منفصلة عن متطلبات اللحام. احم أسطح التلامس والربط من بصمات الأصابع والسحج والفحص غير الضروري بالمجسات.
إذا تجاوز عمر اللوحات الحد المتفق عليه، أو ظهر تلف في العبوة، أو كان سجل التخزين غير مؤكد:
- اعزل الدفعة المتأثرة واحتفظ بسجلات الدفعة والتخزين.
- اطلب من المصنع والمجمّع مراجعة التعرض في ضوء المعايير المتفق عليها.
- قرر إجراء اختبارات تمثيلية أو كيفية التصرف بالدفعة بحسب العملية المقصودة. لا تؤهل نتيجة قابلية اللحام وصلة سلكية أو نقطة تلامس معرضة للتآكل.
- لا تنظف الدفعة أو تعِد تشغيلها أو تجمعها تلقائياً. فقد تغير خطوة تنظيف أو إعادة عمل غير معتمدة السطح اللازم للعملية.
تستحق عملية التنظيف بعد التجميع المطبقة المراجعة أيضاً، وخصوصاً قرب الواجهات الحساسة. راجع التنظيف بعد اللحام.
ثلاثة أمثلة للاختيار
الأمثلة التالية افتراضية. أبعادها وفترات تخزينها وأهداف دوراتها افتراضات لشرح القرارات، وليست نتائج مقاسة أو قدرات لدى APTPCB.
1. وحدة تحكم ذات مكونات نافذة وعملية قصدير-رصاص متوافقة
افتراضي: تستخدم وحدة التحكم موصلات ذات ثقوب نافذة ومكونات تثبيت سطحي ذات تباعد واسع نسبياً. تسمح متطلبات المنتج بالرصاص، ولدى المجمّع عملية قصدير-رصاص معتمدة.
يعد HASL بالقصدير والرصاص خياراً معقولاً للنقاش لأن العناصر المكشوفة تُلحم في معظمها ولأن سبيكة التجميع تسمح بذلك. قبل الطلب، ينبغي للمشتري تأكيد هندسة أصغر وسادة وحدود تقبل المجمّع لتفاوت الطلاء ومتطلبات الرصاص المنطبقة.
إذا أضاف إصدار لاحق مكوناً ذا تباعد دقيق وحساساً للتوازي، فأعد تقييم التشطيب بدلاً من ترحيل الاختيار السابق تلقائياً. وإذا منع العميل أو النظام المنطبق الرصاص، فلا يصح افتراض ملاءمة HASL بالقصدير والرصاص.
2. تجميع بتباعد دقيق وفترة تخزين مخططة
افتراضي: يتضمن تجميع خالٍ من الرصاص مكون BGA بتباعد 0.5 مم، ويتوقع المشتري تخزين اللوحات غير المجمعة تسعة أشهر قبل التجميع.
يُعد ENIG خياراً مرشحاً لأن سطحه الأكثر استواءً قد يساعد على معالجة مخاوف استواء الوسادات. ويمكن أيضاً مراجعة HASL الخالي من الرصاص، لكن القرار ينبغي أن يراعي هندسة الوسادات الفعلية وعملية المجمّع، لا التباعد وحده.
الأشهر التسعة افتراض تخطيط، وليست ادعاءً بشأن مدة صلاحية ENIG. ينبغي أن يحدد طلب السعر المدة المطلوبة وظروف التخزين وأن يطلب توصيات التغليف والقبول. وإذا لم يدعم التغليف المورّد أو سجل التخزين المتفق عليه فترة الانتظار المخططة، فغيّر ترتيبات الإمداد أو ضع خطة قبول مناسبة قبل التجميع.
3. لوحة ذات وصلات سلكية ونقطة تلامس حافة انزلاقية
افتراضي: يتطلب المنتج وصلات بأسلاك ذهبية قطرها 25 ميكرومتراً على وسادات اللوحة وموصل حافة بهدف 100 دورة توصيل تحت حمل تلامس وبيئة محددين.
يمكن أن يكون ENEPIG مرشحاً لوسادات الربط، وقد يناسب الذهب الصلب الانتقائي أصابع الحافة. ولا يتأهل أي منهما باسمه وحده. يجب أن يحدد مسؤول الربط ويتحقق من متطلبات السلك والوسادة والسطح واختبارات الربط. كما يجب أن يحدد مسؤول الموصل نقطة التلامس المقابلة والقوة والبيئة ومعايير قبول التآكل.
ينبغي أن يوضح رسم التصنيع المنطقتين وحدودهما. وإذا تعذر دعم تسلسل التشطيبات المختلطة المقترح أو تأهيله، فاحسم تغيير التصميم أو العملية قبل الطلب، لا بعد وصول اللوحات.
حوّل قرار التشطيب إلى طلب عرض سعر
استخدم القائمة التالية عند طلب عرض سعر من APTPCB أو مناقشة استثناء. قدّم متطلبات المشروع؛ ولا تفترض توافر تشطيب أو اختبار أو عملية بتشطيبات متعددة من دون تأكيد.
| بند الطلب | المعلومات المطلوب نقلها | السؤال الواجب حسمه |
|---|---|---|
| التشطيب ومواقعه | اسم التشطيب وقيود الرصاص وإصدار الرسم والمناطق المكشوفة؛ حدّد حدود أي تشطيب انتقائي. | هل يمكن مراجعة التشطيب أو التركيبة المطلوبة لهذا التصميم؟ |
| الطبقات ومتطلبات القبول | نطاقات سماكة الطبقات المطلوبة ومعيار التشطيب وإصداره ومعايير القياس والقبول. | كيف سيوثق التطابق وكيف ستُعالج المواد المخالفة للمواصفات؟ |
| تجميع اللحام | أصغر الوسادات ذات الصلة ومتطلبات المكونات وسبيكة اللحام وتسلسل التجميع والتعرض المتوقع لإعادة العمل. | هل يقبل المجمّع التشطيب وحالة اللوحة المقترحين لعمليته؟ |
| الربط السلكي | مادة السلك وقطره وهندسة الوسادة وعملية الربط ومتطلبات النظافة ومعايير الشد أو القص. | ما التأهيل وضوابط التداول المطلوبة قبل الإنتاج؟ |
| نقاط التلامس | مادة التلامس المقابلة والهندسة والقوة وهدف الدورات والبيئة ومعايير التآكل. | هل يلائم التشطيب الانتقائي المحدد نظام التلامس الفعلي؟ |
| التغليف والتخزين | مدة الانتظار المخططة وظروف التخزين واحتياجات التغليف والوسم ووجهة الشحن وقيود التداول. | ما شروط التغليف والتخزين المتفق عليها، وماذا يحدث عند تجاوزها؟ |
| الفحص والتغييرات | الوثائق المطلوبة وأخذ العينات وإمكانية تتبع الدفعة ومسار اعتماد البدائل. | من يعتمد تغيير التشطيب أو العبوة التالفة أو الدفعة القديمة؟ |
استخدم quote لإرسال الرسم ومتطلبات التشطيب، أو contact لمناقشة سؤال لم يُحسم بشأن الربط أو نقاط التلامس أو التغليف قبل الاعتماد.
الاختيار العملي
للوحة مخصصة للحام وبها هندسة غير دقيقة المتطلبات، يمكن النظر في نوعي HASL إذا لبّت السبيكة متطلبات التجميع والمنتج. وغالباً ما يكون ENIG خياراً مرشحاً عندما تكون الوسادات الأكثر استواءً مهمة. ويستحق ENEPIG الدراسة عندما يجتمع اللحام مع تطبيق ربط مؤهل على اللوحة نفسها. أما الذهب الصلب الانتقائي فيعالج حاجة مختلفة: واجهة تلامس محددة المواصفات تتعرض للتوصيل والتآكل.
أفضل تشطيب هو الذي تُحدد مواقعه وطبقاته وطريقة تداوله ومعايير قبوله للوحة الفعلية. وإذا غابت هذه التفاصيل، فاحسمها مع المجمّع ومسؤول الربط أو الموصل والمصنّع قبل اعتبار اسم التشطيب مواصفة معتمدة.