Nhiều người chơi DIY sẽ thấy rằng màu PCB được sử dụng bởi các sản phẩm bo mạch khác nhau trên thị trường rất rực rỡ. Các màu PCB phổ biến hơn là đen, xanh lá cây, xanh dương, vàng, tím, đỏ và nâu. Một số nhà sản xuất đã khéo léo phát triển PCB với nhiều màu sắc khác nhau như trắng và hồng.

Theo ấn tượng truyền thống, PCB màu đen dường như được định vị ở cấp cao, trong khi màu đỏ và màu vàng dành riêng cho cấp thấp. Điều đó không đúng sao?

Lớp đồng PCB không được phủ mặt nạ hàn dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí

Chúng ta biết rằng cả hai mặt của PCB đều là các lớp đồng. Trong quá trình sản xuất PCB, lớp đồng sẽ có bề mặt nhẵn và không được bảo vệ bất kể nó được chế tạo bằng phương pháp cộng hay trừ.

Mặc dù tính chất hóa học của đồng không hoạt động mạnh như nhôm, sắt, magie,… nhưng khi có nước, đồng nguyên chất dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với oxy; Vì oxy và hơi nước tồn tại trong không khí nên bề mặt đồng nguyên chất tiếp xúc với không khí Phản ứng oxy hóa sẽ sớm xảy ra.

Do độ dày của lớp đồng trong PCB rất mỏng nên đồng bị oxy hóa sẽ trở thành chất dẫn điện kém, làm ảnh hưởng lớn đến hiệu suất điện của toàn bộ PCB.

Để ngăn chặn quá trình oxy hóa đồng, tách phần hàn và phần không hàn của PCB trong quá trình hàn và bảo vệ bề mặt PCB, các kỹ sư đã phát minh ra một lớp phủ đặc biệt. Loại sơn này có thể dễ dàng phủ lên bề mặt PCB để tạo thành một lớp bảo vệ có độ dày nhất định và ngăn chặn sự tiếp xúc giữa đồng và không khí. Lớp phủ này được gọi là mặt nạ hàn và vật liệu được sử dụng là mặt nạ hàn.

Vì gọi là sơn mài nên nó phải có nhiều màu sắc khác nhau. Có, mặt nạ hàn ban đầu có thể được làm không màu và trong suốt, nhưng để thuận tiện cho việc bảo trì và sản xuất, PCB thường cần được in dòng chữ nhỏ trên bảng.

Mặt nạ hàn trong suốt chỉ có thể để lộ màu nền PCB nên hình thức bên ngoài không đủ đẹp dù là sản xuất, sửa chữa hay bán hàng. Do đó, các kỹ sư đã thêm nhiều màu sắc khác nhau vào mặt nạ hàn để tạo thành PCB màu đen, đỏ hoặc xanh.

PCB màu đen khó nhìn thấy dấu vết, gây khó khăn cho việc bảo trì

Từ quan điểm này, màu sắc của PCB không liên quan gì đến chất lượng của PCB. Sự khác biệt giữa PCB màu đen và PCB màu khác như PCB màu xanh và PCB màu vàng nằm ở màu của mặt nạ hàn.

Nếu quy trình thiết kế và sản xuất PCB hoàn toàn giống nhau, màu sắc sẽ không ảnh hưởng gì đến hiệu suất và cũng không ảnh hưởng gì đến khả năng tản nhiệt.

Về PCB màu đen, do các dấu vết trên bề mặt gần như bị che phủ hoàn toàn nên gây khó khăn lớn cho việc bảo trì sau này nên là màu không thuận tiện trong sản xuất và sử dụng.

Vì vậy, trong những năm gần đây, người ta đã dần dần cải cách, từ bỏ việc sử dụng mặt nạ hàn đen mà thay vào đó sử dụng mặt nạ hàn màu xanh đậm, nâu sẫm, xanh đậm và các loại mặt nạ hàn khác, mục đích là để thuận tiện cho việc sản xuất và bảo trì.

Nói như vậy thì cơ bản mọi người đã hiểu được vấn đề về màu sắc của PCB. Về tuyên bố “đại diện màu sắc hoặc cấp thấp”, đó là do các nhà sản xuất thích sử dụng PCB màu đen để làm sản phẩm cao cấp và màu đỏ, xanh lam, xanh lá cây và vàng để làm sản phẩm cấp thấp.

Tóm lại là: sản phẩm mang ý nghĩa về màu sắc chứ không phải màu sắc mang lại ý nghĩa cho sản phẩm.

Lợi ích của việc sử dụng kim loại quý như vàng và bạc trên PCB là gì?
Màu sắc rõ ràng, hãy nói về các kim loại quý trên PCB! Khi một số nhà sản xuất quảng bá sản phẩm của mình, họ sẽ đề cập cụ thể rằng sản phẩm của họ sử dụng các quy trình đặc biệt như mạ vàng và mạ bạc. Vậy công dụng của quá trình này là gì?

Bề mặt PCB cần có các linh kiện hàn nên cần phải lộ ra một phần lớp đồng để hàn. Những lớp đồng lộ ra này được gọi là miếng đệm. Các miếng đệm thường có hình chữ nhật hoặc tròn với diện tích nhỏ.

Ở trên, chúng ta biết rằng đồng được sử dụng trong PCB rất dễ bị oxy hóa nên sau khi đắp mặt nạ hàn, đồng trên miếng đệm sẽ tiếp xúc với không khí.

Nếu đồng trên tấm đệm bị oxy hóa, không chỉ khó hàn mà điện trở suất cũng tăng lên rất nhiều, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của sản phẩm cuối cùng. Vì vậy, các kỹ sư đã nghĩ ra nhiều phương pháp khác nhau để bảo vệ miếng đệm. Ví dụ, mạ bằng vàng kim loại trơ, hoặc phủ lên bề mặt một lớp bạc thông qua quá trình hóa học, hoặc phủ lớp đồng bằng một màng hóa học đặc biệt để ngăn sự tiếp xúc giữa tấm đệm và không khí.

Đối với các miếng đệm hở trên PCB, lớp đồng được phơi trực tiếp. Bộ phận này cần được bảo vệ để không bị oxy hóa.

Từ góc độ này, cho dù đó là vàng hay bạc, mục đích của quá trình này là ngăn chặn quá trình oxy hóa, bảo vệ miếng đệm và đảm bảo năng suất trong quá trình hàn tiếp theo.

Tuy nhiên, việc sử dụng các kim loại khác nhau sẽ đặt ra các yêu cầu về thời gian bảo quản và điều kiện bảo quản PCB được sử dụng trong nhà máy sản xuất. Vì vậy, các nhà máy PCB thường sử dụng máy đóng gói nhựa chân không để đóng gói PCB sau khi sản xuất xong PCB và trước khi giao cho khách hàng để đảm bảo PCB không bị oxy hóa.

Trước khi hàn các linh kiện trên máy, nhà sản xuất thẻ bo mạch cũng phải kiểm tra mức độ oxy hóa của PCB, loại bỏ PCB oxy hóa và đảm bảo năng suất. Bảng mà người tiêu dùng cuối nhận được đã vượt qua nhiều bài kiểm tra khác nhau. Ngay cả khi sử dụng lâu dài, quá trình oxy hóa hầu như chỉ xảy ra ở phần kết nối plug-in và sẽ không ảnh hưởng đến miếng đệm cũng như các bộ phận đã được hàn sẵn.

Vì điện trở của bạc và vàng thấp hơn nên sau khi sử dụng các kim loại đặc biệt như bạc và vàng, khả năng sinh nhiệt của PCB có giảm đi không?

Chúng ta biết rằng yếu tố ảnh hưởng đến lượng nhiệt là điện trở. Điện trở liên quan đến vật liệu của dây dẫn, diện tích mặt cắt ngang và chiều dài của dây dẫn. Độ dày của vật liệu kim loại trên bề mặt miếng đệm thậm chí còn nhỏ hơn 0,01 mm. Nếu miếng đệm được xử lý bằng phương pháp OST (màng bảo vệ hữu cơ) thì sẽ không có độ dày vượt quá nào cả. Điện trở do độ dày nhỏ như vậy thể hiện gần như bằng 0, thậm chí không thể tính toán được và tất nhiên sẽ không ảnh hưởng đến quá trình sinh nhiệt.