Dampak Plugging Masker Pengolahan yang Tidak Tepat pada Integritas Tembaga PCB dan Strategi Mitigasi

Tampaknya tidak ada korelasi langsung yang terjadi antara via PCB (papan sirkuit cetak) yang diisi dengan masker pengolahan dan tembaga via. Namun, plugging masker pengolahan yang berburuk kemungkinan mengakibatkan hasil yang merusak pada PCB. Sebagai jenis teknologi khusus untuk cetakan stencil, teknologi plugging masker pengolahan untuk pembuatan PCB berkembang dengan aplikasi dan kemajuan konstan dari SMT (surface mount technology). Plugging via memiliki karakteristik berikut:
• Di antara semua via pada papan PCB, mayoritas tidak perlu terbuka kecuali via pemasang komponen, via pendinginan termal dan via uji. Plugging masker pengolahan mencegah flux atau pasta solder terpapar di sisi komponen melalui via dalam tahap pemasangan komponen nanti karena akan mungkin menyebabkan short circuit. Selain itu, pasta solder dapat dihemat melalui aplikasi teknologi plugging masker pengolahan.
• Via dengan plugging masker pengolahan kompatibel dengan persyaratan yang dipanggil oleh SMT, mencegah perekat yang menempel pada permukaan komponen seperti IC (integrated circuits) dari mengalir keluar melalui via.
• Teknologi plugging masker pengolahan melarang flux, kimia atau kelembaban masuk ke dalam ruang sempit di antara komponen BGA dan papan sirkuit, mengurangi risiko keandalan karena kesulitan pembersihan.
• Kadang-kadang, untuk memenuhi kebutuhan baris rangkaian otomatis, vakum harus dimanfaatkan untuk menyerap pengangkutan atau inspeksi PCB. Oleh karena itu, via harus diisi dengan masker pengolahan untuk mencegah kebocoran vakum yang mungkin menyebabkan pegangan longgar.

Penyebab Plugging Masker Pengolahan yang Berburuk

Salah satu penyebab plugging masker pengolahan yang berburuk terletak pada plugging masker pengolahan yang tidak lengkap atau tidak cukup.

Plugging masker pengolahan yang tidak lengkap atau tidak cukup merujuk pada satu situasi ketika tidak ada minyak masker pengolahan di bagian atas via sementara hanya sedikit minyak masker pengolahan yang tersisa di bagian bawah.

Contoh lain untuk plugging masker pengolahan yang tidak lengkap atau tidak cukup menunjukkan bahwa ada masker pengolahan di sisi kiri via sementara sebuah lubang udara yang disebut meluas ke bawahalong dinding lubang dari lubang via di kanan via. Kemudian ia meluas ke sisi kiri dinding via ketika mendekati bagian tengah via dengan potongan lintang yang dihasilkan. Tembaga via hampir putus pada persimpangan antara potongan lintang dan tembaga dinding via.

Penyebab Pecahan atau Tipisnya Tembaga Via

Setelah plugging masker pengolahan yang tidak lengkap atau tidak cukup terjadi, larutan pengikiran mikro atau larutan asam mungkin mengalir ke dalam via dalam proses fabrikan PCB nanti. Via biasanya kecil dengan diameter kurang dari 0.35mm. Saat plugging masker pengolahan terjadi, tidak ada atau sedikit minyak masker pengolahan yang tersisa untuk penutupan di lubang via sementara ada masker pengolahan di tengah via atau di bawah via sehingga tidak ada jalan lalur untuk larutan di dalam via. Larutan hanya dapat tersembunyi di persimpangan antara masker pengolahan dan dinding via, tidak dapat dihilangkan, yang akan akhirnya menyebabkan pecahan atau tipisnya tembaga via.

Kerusakan Akibat Pecahan atau Tipisnya Tembaga Via karena Plugging Masker Pengolahan yang Berburuk

a. Ketika tembaga menjadi sangat tipis di sisi dalam via, resistansi akan mencapai level miliohm. Ia gagal diuji dengan metode pengukuran dua kawat sehingga produk cacat gagal terungkap.

Jika uji listrik gagal mengungkapkan masalah tipisnya tembaga via, tembaga tipis akan terpisah karena operasi suhu tinggi dan ekspansi Z-axis dalam tahap PCBA (papan sirkuit cetak assembly) yang berisi soldering. Akibatnya, produk elektronik akan menderita implementasi fungsi yang tidak mencukupi atau mereka mungkin akan menjadi tidak stabil dalam fungsi saat pelanggan menggunakan mereka dalam jangka panjang. Apabila berkaitan dengan tembaga via tipis tanpa terputus sepenuhnya, itu gagal ditemukan melalui aplikasi metode inspeksi biasa termasuk AOI, AXI dan inspeksi visual. Setelah ditemukan, semua produk yang termasuk dalam partai produksi yang sama akan diperintahkan untuk dibuang, menyebabkan kerugian besar.

b. Sejauh pecahan tembaga via atau pecahan lingkaran berkaitan, pabrikan PCB mampu menemukannya melalui uji listrik. Namun, ada masalah yang tersedia bahwa pengikiran tembaga melalui larutan pengikiran mikro adalah proses yang begitu lama sehingga tidak akan dihasilkan sampai tiba di tahap pelanggan. Ini berarti pecahan tembaga via hanya dapat ditemukan oleh pelanggan yang hanya merasakan keadaan operasi yang tidak stabil dari produk elektronik. Misalnya, ketika pelanggan menemukan produk elektronik menderita layar hitam atau macet, itu mungkin berasal dari pecahan tembaga via.

Solusi

a. Dari Perspektif Desain Teknik

Setelah departemen teknik pabrik fabrikan PCB menerima file desain PCB dari pelanggan, lubang via plugging dan persyaratannya harus difokuskan. Secara umum, lubang via plugging harus di bawah 0.35mm dan tidak boleh terlalu besar karena lubang yang terlalu besar cenderung membuat plugging tidak lengkap atau tidak cukup lebih mudah. Meskipun pelanggan mengajukan persyaratan pada via plugging, mereka biasanya tidak menetapkan peraturan spesifik pada keutuhan plugging via. Menurut peraturan IPC, keutuhan plugging via juga belum didefinisikan secara spesifik. Berdasarkan persyaratan yang ditetapkan oleh rentang terluas pabrikan PCB dan pengalaman teknik saya selama bertahun-tahun, saya percaya terbaik bagi plugging via untuk memiliki keutuhan lebih dari 75%.

b. Dari Perspektif Peningkatan Teknologi Plugging Masker Pengolahan

Sampai sekarang, industri PCB menguasai jenis teknologi plugging via masker pengolahan berikut:
Teknologi#1 Plugging via → Pencetakan masker pengolahan (lembah aluminium ikut serta dalam plugging via dan plate sisa digunakan)
Teknologi#2 Plugging via terjadi dengan pencetakan minyak masker pengolahan pada waktu yang setara.
Teknologi#3 Plugging resin → Pencetakan masker pengolahan
Teknologi#4 Finishing permukaan → Plugging via

Sejauh keutuhan plugging via berkaitan, teknologi plugging via pertama dan ketiga disarankan diterapkan karena kedua metode berkontribusi pada keutuhan tinggi. Namun, mereka menderita proses manufaktur yang rumit dengan lembar aluminium dan plate sisa yang diperlukan. Selain itu, dua atau lebih printer diperlukan untuk pencetakan sinkron dan pemanggangan papan memakan lebih banyak waktu.

Teknologi#2 memiliki efisiensi manufaktur yang tinggi tetapi sangat sulit untuk mengontrol keutuhan via. Teknologi jenis ini tidak disarankan karena keutuhan via rendah akan mengakibatkan tembaga via tipis atau pecahan tembaga sesuai dengan diskusi di bagian sebelumnya dari artikel ini.

Teknologi#4 biasanya tidak diterapkan sehingga tidak akan dibahas di bagian selanjutnya dari artikel ini.

c. Masalah Lubang Via yang Terungkap dalam Uji Listrik

Inspeksi lubang via menunjukkan apakah plugging via yang tidak lengkap atau tidak cukup terjadi dengan tembaga via tipis atau pecahan tembaga yang dihasilkan.

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, uji listrik jarang mampu mendapatkan tembaga via tipis tetapi mampu menjelajahi masalah pecahan tembaga lingkaran. Jika via terbuka dieksplorasi selama uji listrik, itu dapat digunakan untuk memverifikasi apakah disebabkan oleh plating tembaga tanpa katalis, plating atau plugging via masker pengolahan yang buruk. Dengan penyebab masalah dieksplorasi, langkah-langkah yang sesuai dapat selanjutnya dicantumkan.

d. Dari Perspektif Kualitas Masker Pengolahan atau Resin

Uji teknologi harus diimplementasikan pada minyak masker pengolahan via plugging baru dan resin via plugging sehingga kualitasnya dapat dijamin. Kemudian, mereka harus digunakan untuk berpartisipasi dalam uji partai kecil untuk memverifikasi lebih lanjut performa dan kualitasnya. Seperti yang digambarkan di bagian sebelumnya dari artikel ini, kualitas rendah dari masker pengolahan via plugging atau resin via plugging akan menyebabkan beberapa masalah, lubang udara misalnya. Saat larutan pengikiran mikro masuk ke lubang udara, tembaga via akan perlahan diikirkan dengan tembaga via tipis atau pecahan tembaga via. Kualitas mereka tidak pernah boleh dikompromikan oleh biaya rendahnya.

Aplikasi masker pengolahan memainkan peran kunci dalam pembuatan PCB dan keutuhan plugging via sangat penting karena terkait dengan penampilan produk dan berkaitan dengan masalah kualitas tembaga via akibat plugging via yang tidak lengkap atau tidak cukup. Akibatnya, perhatian luar biasa harus diberikan pada administrasi praktis. Secara spesifik, prosedur yang diatur harus dipatuhi; administrasi manufaktur harus diperhalus; standar inspeksi harus dijelaskan sehingga keutuhan plugging via akan terjamin sepenuhnya.

Sumber Daya yang Membantu
• Masker Pengolahan dan Tips Desainnya
• Persyaratan Desain PCB SMT: Pengaturan Koneksi Pad-Jejak, Lubang Melalui, Titik Uji, Masker Pengolahan dan Saringan
• Pengaruh Seragamnya Ketebalan Masker Pengolahan oleh Pencetakan Saringan Kaji Bermasalah
• Langkah Efektif untuk Meningkatkan Teknologi Manufaktur Via dengan Masker Pengolahan Tertutup