لایه پوششی برد مدار چاپی (PCB) یک لایه عایق است که روی مسیرها و لحیم‌کاری‌ها را می‌پوشاند تا از آنها در برابر خوردگی، رطوبت و اتصال کوتاه محافظت کند. این لایه همچنین می‌تواند برای مشخص کردن علامت‌گذاری‌ها، نام قطعات و سایر اطلاعات روی برد استفاده شود.
دو روش اصلی برای ساخت لایه پوششی PCB وجود دارد:
روش فتولیتوگرافی
- لایه اولیه: یک لایه از ماده فتوسنسور روی برد PCB قرار داده می‌شود.
- قرار گرفتن در معرض نور: طرح مورد نظر لایه پوششی با استفاده از نوردهی UV روی ماده فتوسنسور تابانده می‌شود.
- توسعه: مناطق نوردهی شده شسته می‌شوند و ماده فتوسنسور باقیمانده یک الگوی محافظ ایجاد می‌کند.
- آبکاری مس: مس روی برد با استفاده از فرایند آبکاری الکترولیتی رسوب می‌کند.
- حذف فتوسنسور: ماده فتوسنسور باقیمانده باقیمانده با استفاده از یک محلول شیمیایی حذف می‌شود و مسی که الگوی مورد نظر را تشکیل می‌دهد باقی می‌ماند.
- پوشش نهایی: یک لایه لحیم‌کاری محافظ روی مس اعمال می‌شود.
روش لایه‌نشانی
- لایه اولیه: یک لایه از ماده عایق، مانند اپوکسی یا پلی اورتان، روی برد PCB قرار داده می‌شود.
- چاپ سیلک اسکرین: طرح مورد نظر لایه پوششی با استفاده از چاپ سیلک اسکرین روی ماده عایق چاپ می‌شود.
- پوشش دهی: کل برد با یک لایه ضخیم از ماده عایق پوشانده می‌شود.
- لیزردار کردن: از یک لیزر برای برش دقیق طرح مورد نظر لایه پوششی از طریق لایه ضخیم ماده عایق استفاده می‌شود.
- حذف ماده اضافی: ماده عایق اضافی با استفاده از یک محلول شیمیایی حذف می‌شود و طرح مورد نظر لایه پوششی باقی می‌ماند.
- پوشش نهایی: یک لایه لحیم‌کاری محافظ روی لایه پوششی اعمال می‌شود.
انتخاب روش مناسب برای ساخت لایه پوششی PCB به عوامل مختلفی از جمله پیچیدگی طرح، حجم تولید و الزامات عملکردی بستگی دارد.
مزایای روش فتولیتوگرافی
- دقت بالا
- مناسب برای طرح‌های پیچیده
- قابلیت تولید انبوه
معایب روش فتولیتوگرافی
- نیاز به تجهیزات تخصصی
- فرآیندی چند مرحله‌ای
- تولید ضایعات شیمیایی
مزایای روش لایه‌نشانی
- فرآیند ساده‌تر
- تولید ضایعات شیمیایی کمتر
- مناسب برای طرح‌های ساده
معایب روش لایه‌نشانی
- دقت کمتر
- محدودیت در پیچیدگی طرح
- نامناسب برای تولید انبوه
انواع پوشش نهایی
پوشش نهایی لایه نهایی است که روی لایه پوششی PCB اعمال می‌شود. این پوشش برای محافظت از لایه پوششی در برابر خوردگی، رطوبت و اتصال کوتاه و همچنین برای بهبود لحیم‌کاری استفاده می‌شود.
انواع مختلفی از پوشش‌های نهایی PCB وجود دارد، از جمله:
- HASL (Hot Air Solder Leveling): این یک پوشش لحیم سرب دار ذوب شده است که به طور گسترده استفاده می شود. HASL ارزان است و لحیم کاری آسانی را ارائه می دهد، اما می تواند حاوی سرب باشد که یک ماده سمی است.
- ENIGMA (Electroless Nickel Immersion Gold): این یک پوشش بدون سرب است که از نیکل و طلا تشکیل شده است. ENIGMA مقاومت بالایی در برابر خوردگی و لحیم کاری آسانی را ارائه می دهد، اما گران تر از HASL است.
- OSP (Organic Solder Protectant): این یک پوشش بدون سرب است که از یک لایه نازک از مواد آلی تشکیل شده است. OSP مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهد و لحیم کاری آسانی را فراهم می کند، اما ممکن است به اندازه سایر پوشش های نهایی حرارت را تحمل نکند.
- Immersion Tin (Sn): این یک پوشش بدون سرب است که از قلع تشکیل شده است. Immersion Tin مقاومت بالایی در برابر خوردگی و لحیم کاری آسانی را ارائه می دهد، اما ممکن است با گذشت زمان کدر شود.
انتخاب پوشش نهایی مناسب PCB به عوامل مختلفی از جمله الزامات عملکردی، محیط عملیاتی و هزینه بستگی دارد.
لحیم کاری
لحیم کاری فرآیندی است که برای اتصال قطعات الکترونیکی به لایه پوششی PCB استفاده می شود. در لحیم کاری، از آلیاژی از فلزات ذوب شده به نام لحیم برای اتصال قطعات به لایه پوششی استفاده می شود.
دو روش اصلی برای لحیم کاری PCB وجود دارد:
- لحیم کاری دستی: در این روش، از یک لحیم کاری و هویه برای لحیم کاری دستی هر نقطه اتصال استفاده می شود. لحیم کاری دستی برای تولیدات کم حجم و کارهای تعمیراتی مناسب است.
- لحیم کاری با امواج: در این روش، برد PCB از روی یک موج لحیم ذوب شده عبور می کند. لحیم کاری با امواج برای تولید انبوه PCB مناسب است.
انتخاب روش لحیم کاری مناسب PCB به عوامل مختلفی از جمله حجم تولید، پیچیدگی برد و الزامات کیفیتی بستگی دارد.
تست
پس از مونتاژ PCB، باید برای اطمینان از عملکرد صحیح آن آزمایش شود. تست PCB می تواند شامل موارد زیر باشد:
- بازرسی بصری: این شامل بررسی PCB برای عیوب لحیم کاری، قطعات معیوب و مسیرهای آسیب دیده است.
- تست الکتریکی: این شامل بررسی PCB برای اتصال کوتاه، نشت جریان و سایر مشکلات الکتریکی است.
- تست عملکردی: این شامل بررسی PCB برای اطمینان از عملکرد صحیح آن طبق مشخصات است.
روش های مختلفی برای تست PCB وجود دارد و روش خاص مورد استفاده به نوع PCB و کاربرد آن بستگی دارد.
نتیجه گیری
ساخت لایه پوششی PCB یک فرآیند پیچیده است که شامل چندین مرحله است. انتخاب روش ها و مواد مناسب برای ساخت و مونتاژ PCB به عوامل مختلفی از جمله پیچیدگی طرح، حجم تولید، الزامات عملکردی و هزینه بستگی دارد.