الحالة الحكيمة من الورق والوقحة من الجنيه ضد OSP

اختيار تشطيب سطح PCB يمكن أن يشعر كقرار بسيط، مكان لخفض بضعة سنتات من فاتورة المواد. على الورق، يُعتبر حافظ الرصاص العضوي للحموضة (OSP) الخيار الأرخص. إنه خالي من الرصاص، وسهل التطبيق، وبلا شك رخيص.

لكن في Bester PCBA، لقد رأينا أن هذا القرار بنوايا حسنة أصبح نقطة انطلاق لبعض من أغلى وأكثر المشاكل إحباطًا في الإنتاج. بالنسبة للمقدمات للمنتجات الجديدة (NPIs)، والبناء المتدرج، والمشاريع التي لديها حتى لمحة من عدم اليقين في الجدول الزمني، القضية ضد OSP ليست مسألة تفضيل. إنها مسألة بقاء المشروع.

الرياضيات الخادعة لـ OSP

جاذبية OSP تكمن في بساطته. تتحد مركب عضوي أساسه الماء مع النحاس بشكل انتقائي، مكونًا طبقة واقية رقيقة جدًا ضد الأكسدة قبل التجميع. العملية أسرع وأرخص من التشطيبات المعدنية، مما يجعلها خيارًا مغريًا لأي مشروع حساس للتكلفة.

هذا التوفير المسبق هو القيمة الكاملة لـ OSP. لمنتج عالي الحجم يتحرك من التصنيع إلى التجميع في عملية واحدة سريعة جدًا، يمكن أن يكون خيارًا قابلاً للتنفيذ. الحساب صحيح. لكن نوايا تقديم منتجات جديدة (NPI) نادراً ما تكون نظيفة، وهذه المدخرات الأولية تخلق مسؤولية مخفية—ساعة توقيت تنذر بها العديد من فرق الهندسة حتى يفوت الأوان.

الساعة غير المرئية: كيف يخون OSP القدرة على اللحام

على عكس التشطيب المعدني القوي، فإن OSP ليست حاجزًا دائمًا. فهي درع مؤقت، وسلامتها هشة. من اللحظة التي تغادر فيها اللوحة البيت المصنع، يبدأ OSP في التدهور، وهي عملية تتسارع باثنين من الأعداء: الحرارة والوقت. هذا ليس خللاً؛ إنه الطبيعة الأساسية للتشطيب.

دورة الحرارة الأولى: جاهزة للفشل

تتطلب معظم اللوحات الحديثة التجميع على كلا الجانبين. الدورة الأولى من التدفق الحراري، التي تلحم المكونات إلى الجانب الأساسي، تعرض اللوحة بأكملها لدرجات حرارة قصوى. هذا الحرارة تضر بالرقع المطلية بـ OSP غير المستخدمة على الجانب الثانوي للوحة. تتدهور الطبقة العضوية جزئيًا، تاركة النحاس الموجود أسفلها مكشوفًا وأكثر عرضة للأكسدة.

عمر قاع الصلابة لحام الرصاص

بمجرد تدهوره بواسطة الحرارة أو تعرضه ببساطة للجو خلال بضعة أسابيع، يبدأ النحاس الأساسي في الأكسدة. حتى طبقة دقيقة من أكسيد النحاس على الرقعة تكفي لمنع وصلة لحام موثوقة. عندما تعود اللوحة أخيرًا لمرور التجميع الثاني، لا يمكن لمعجون اللحام تكوين رابطة معدنية بينية صحيحة. يفشل اللحام في تبلل الرقعة، مما يؤدي إلى وصلات ضعيفة، دوائر مفتوحة، وفشل واضح في التجميع.

مع OSP، الساعة دائمًا تَدُق. بضعة أسابيع على رف أو تأخير غير متوقع في توريد جزء حاسم هو كل ما يلزم لتحويل لوحة دوائر نظيفة إلى كارثة لحام.

عندما تلتقي السيناريوهات المثالية بواقع NPI

يدل المدافعون عن OSP على نجاحها في التصنيع عالي السرعة والسيطرة المشددة. إذا تم تصنيع اللوح وتجميعه بالكامل خلال أيام، فإن OSP تؤدي بشكل مناسب. تظل نافذة الصهر مفتوحة.

هذه خرافة في عالم تقديم المنتج الجديد. يُعرف NPI بعدم اليقين. الجداول الزمنية مرنة. يواجه مكون رئيسي تأخيرًا في سلسلة التوريد. يؤدي تعديل التصميم إلى تعليق مجموعة من اللوحات. يتم تباعد عمليات التجميع، حيث يتم تجميع جزء من الدفعة على الفور ويُحتجز الجزء الآخر لاحقًا. في هذه السيناريوهات الشائعة، يُعد OSP مقامرة. اللوحات الموجودة على الرف ليست أصولًا ثابتة؛ فهي تتدهور بنشاط.

تشريح حلقة إعادة العمل: حيث تتبخر المدخرات

تكشف التكلفة الحقيقية لـ OSP ليس من عرض التصنيع، ولكن على أرضية التجميع. عندما تمر اللوحات الميدانية على الجانب الثاني من اللوحة عبر إعادة التدفق، تتساقط الإخفاقات. تشير فحوصات التصوير البصرية الآلية (AOI) إلى عشرات الوصلات السيئة. لوحة بسيطة المظهر تتطلب فجأة ساعات من إعادة العمل اليدوي الدقيق.

هنا تتلاشى مدخرات الفلس. يجب الآن على فني تشخيص الفتحات، وإزالة القصدير من المكونات المجاورة للوصول، وتنظيف الباد المتأكسد بدقة، ومحاولة لحام الجزء يدويًا. العملية بطيئة ومكلفة وتنطوي على مخاطر تلف اللوحة أو المكونات المجاورة. يمكن أن يكلف فشل لحام BGA المعقدة في إعادة العمل وإعادة التصنيع أكثر من ترقية النهاية على كامل الدفعة من اللوحات.

الادخار الأولي سراب.

قضية العقلانية: لماذا يعتبر ENIG معيار NPI

بالنظر إلى المخاطر الملازمة لـ OSP، الخيار الواقعي لـ NPI هو النيكل غير المُعدن، وتطبيق الذهب بالتغميس (ENIG). على الرغم من أن تكلفته المسبقة أعلى، فهو ليس إنفاقًا؛ إنه بوليصة تأمين ضد الفشل الكارثي. في Bester PCBA، نعتبره الخيار المهني الافتراضي لحماية جدول المشروع وميزانيته.

تشطيب مصمم لعدم اليقين

هيكلية ENIG أساسية ومتينة. يُطلى النيكل فوق النحاس، مما يخلق حاجزًا متينًا غير مسامي. ثم يُضاف طبقة رقيقة جدًا من الذهب بالتغميس لحماية النيكل من التأكسد. هذا الهيكل غير حساس للوقت مثل OSP. يمكن أن تبقى لوحة ENIG على الرف لمدة سنة وسيظل لحامها تقريبًا كما هو.

مسطحة، مستقرة، ومتوقعة

تشتهر طبقة النيكل-الذهب بمقاومتها العالية للحرارة. تتحمل عدة دورات إعادة تدفق دون تدهور، مما يضمن أن الباد على الجانب الثاني من اللوحة يمكن لحامه بنفس سهولة الجانب الأول. علاوة على ذلك، توفر ENIG سطحًا مسطحًا جدًا، أو مستوٍ، وهو أمر حاسم لللصق الموثوق للمكونات ذات الفواصل الدقيقة وBGA الكبيرة. تزيل هذه الميزة التنبؤية فئة كاملة من المتغيرات من عملية تجميع NPI المعقدة.

إطار عملي لاختيار التشطيب النهائي الخاص بك

القرار ليس حول أي التشطيب هو

يجب أن يكون ENIG الخيار الافتراضي لأي مشروع يتضمن NPI أو مكونات ذات قيمة عالية، أو جدول غير مؤكد. القيمة المدفوعة عالية الجودة ضئيلة مقارنة بالإمكانات التي تدمر الميزانية الناتجة عن دورة إعادة عمل واحدة. أنت تدفع من أجل التنبؤ ونافذة عملية أوسع. أنت تدفع من أجل راحة البال.

إذا كنت مقيدًا تمامًا بالميزانية ويجب عليك استخدام OSP، عامل اللوحات كسلع قابلة للتلف. نفّذ قواعد جرد صارمة من الأول إلى الأخير، وخزنها في صندوق نيتروجين جاف، وأبلغ شريكك في التصنيع بالنافذة الضيقة للتجميع. هذه ليست إلا حلول مؤقتة لمخاطر يمكن تصميها من البداية. في التصنيع، غالبًا ما تكون الخيارات التي تبدو موفرة في البداية هي الأعلى تكلفة.