Màu sắc này là do lớp phủ gọi là solder mask, nó có chức năng bảo vệ các đường mạch đồng in trên lõi sợi thủy tinh của bảng mạch in (PCB) trước các tác nhân bên ngoài như hơi ẩm, bụi, từ đó chống oxy hóa và cũng là lớp cách ly giữa các đường mạch, chống đoản mạch.
Lớp solder mask này có nhiều màu, ngoài xanh lá còn có xanh dương, đỏ, vàng, đen và trắng. Thậm chí những chiếc bo ngày nay còn có những màu sắc đẹp mắt khác như cam, hồng, tím … nhưng tại sao màu xanh lá vẫn phổ biến nhất?
Vào thời đầu, do những hạn chế về công nghệ nên việc soát lỗi, kiểm tra chất lượng của bảng mạch PCB được các công nhân thực hiện thủ công bằng mắt thường. Đây là công việc nặng nhọc bởi các nhân công hàng ngày phải dán mắt vào những chi tiết nhỏ trên PCB. Màu xanh lá được chọn bởi các nhà thần kinh học và tâm lý học cho rằng bước sóng ánh sáng của màu xanh lá mang lại tác động thư giãn và có thể giảm căng thẳng. Thêm vào đó, họ cũng phát hiện ra rằng các tế bào hình nón có chức năng phân biệt màu sắc nhạy nhất với màu xanh lá.
Lớp solder mask này có nhiều màu, ngoài xanh lá còn có xanh dương, đỏ, vàng, đen và trắng. Thậm chí những chiếc bo ngày nay còn có những màu sắc đẹp mắt khác như cam, hồng, tím … nhưng tại sao màu xanh lá vẫn phổ biến nhất?
1. Màu xanh lá có thể giảm mỏi mắt và giúp việc rà soát lỗi trên bảng mạch trở nên dễ dàng hơn:
Vào thời đầu, do những hạn chế về công nghệ nên việc soát lỗi, kiểm tra chất lượng của bảng mạch PCB được các công nhân thực hiện thủ công bằng mắt thường. Đây là công việc nặng nhọc bởi các nhân công hàng ngày phải dán mắt vào những chi tiết nhỏ trên PCB. Màu xanh lá được chọn bởi các nhà thần kinh học và tâm lý học cho rằng bước sóng ánh sáng của màu xanh lá mang lại tác động thư giãn và có thể giảm căng thẳng. Thêm vào đó, họ cũng phát hiện ra rằng các tế bào hình nón có chức năng phân biệt màu sắc nhạy nhất với màu xanh lá.
Ngoài ra, độ tương phản là một yếu tố quan trọng để giúp người nhân công có thể dễ dàng phát hiện ra sai sót trên bo. Như hình trên có thể thấy các đường mạch đồng, chân pad, lỗ hàn linh kiện, tên linh kiện hay mô tả trên nền bảng mạch màu xanh nổi hơn nhiều so với các màu sắc khác. Ngày nay thì việc soát lỗi trên bảng mạch đã được thay thế bằng máy - hệ thống gọi là Automatic Optical Inspection (AOI) rà lỗi bằng quang học, độ chính xác và tốc độ rà soát cao hơn nhiều. Tuy nhiên, dù đã có máy móc nhưng tại sao bảng mạch vẫn có màu xanh lá?
2. Ưu điểm về vật lý của lớp solder mask màu xanh:
Do truyền thống dùng màu xanh lá làm lớp solder mask nên các trung tâm R&D đã tập trung cải tiến loại dầu phủ solder mask màu xanh này. Các thành phần hóa học tạo nên màu sắc xanh thực tế cũng tác động đến hiệu năng chống ăn mòn, chống đoản của bảng mạch và khi những yếu tố này được đòi hỏi nhiều hơn thì lúc đó chẳng ai cần một chiếc bo màu hồng nữa, thứ người ta cần là một lớp phủ chất lượng cao. Kết quả là lớp solder mask màu xanh lá sở hữu những đặc tính tốt nhất so với các màu sắc khác.
Trên các bảng mạch PCB tiên tiến với mật độ linh kiện dày, chân dán bề mặt (SMD pad - màu vàng hình trên) của các linh kiện nhỏ và nằm rất sát nhau từ đó tiềm ẩn một nguy cơ đó là solder bridge hay mối hàn bắt cầu. Các chân hàn kế nhau của linh kiện hình thành đường dẫn điện với nhau từ đó đó gây đoản mạch. Solder mask màu xanh lá là lớp phủ duy nhất giúp ngăn tình trạng này xảy ra với cự ly giữa 2 chân hàn là 0,1 mm. Cự ly này được gọi là solder mask dam (dam giống như con đập), màu đỏ, vàng và xanh dương đảm bảo hiệu quả chống đoản với cự ly giữa 2 chân hàn là 0,12 mm còn đen và trắng là 0,15 mm.
Tuy nhiên, màu xanh trong lớp phủ solder mask bắt nguồn từ clo và clo cùng bới brom dùng trong chất nền của bảng mạch là 2 loại halogen tác động lớn đến sức khỏe con người và môi trường nếu thải bỏ không đúng cách. Hiện ngành công nghiệp sản xuất vi mạch đã có các loại solder mask không chứa halogen nhưng nó không có màu xanh lá đặc trưng.
3. Sản xuất hàng loạt và tiết kiệm chi phí:
Để dễ hình dung về vấn đề chi phí thì mời anh em xem video dưới đây:
Quảng cáo
Các nhà máy sản xuất bảng mạch không sản xuất chỉ 1 loạt bo mà thay vào đó họ nhận đơn đặt hàng đến từ nhiều công ty khác. Để tận dụng vật liệu và tối ưu chi phí thì trên một tấm chất nền FR-4 (vật liệu tổng hợp gồm sợi thủy tinh dệt với chất kết dính nhựa epoxy có khả năng chống cháy) có nhiều loại bảng mạch khác nhau, đủ kích thước. Sau khi các đường mạch đồng, chân SMD pad, lỗ chờ chân hàn cho linh kiện và nhiều thành phần khác được kiểm tra qua máy AOI thì những tấm chất nền này được đưa vào máy phủ lớp solder mask từ đó tạo ra màu sắc xanh lá đặc trưng.
Do máy phủ lên toàn bộ một tấm vật liệu có thiết kế của nhiều bảng mạch khác nhau trên đó thành ra nếu bạn muốn đổi màu solder mask thì bạn sẽ cần đến một dây chuyền riêng hay một trạm phủ màu khác. Ở quy mô sản xuất hàng loạt thì việc dùng chung một màu xanh lá sẽ giúp giảm chi phí từ các công đoạn phụ, giảm vật liệu thải bỏ.
Tham khảo: Seeedstudio
