Technologia powlekania płytek PCB jest związana nie tylko z wyglądem płytki drukowanej, ale także z kluczowym czynnikiem decydującym o jej wydajności elektrycznej, niezawodności i żywotności. Wraz z rozwojem urządzeń elektronicznych w kierunku miniaturyzacji, wysokiej wydajności i dużej niezawodności.
Chemiczne miedziowanie: podstawa osiągnięcia-przewodzącej metalizacji powierzchni
Miedziowanie chemiczne, znane również jako miedziowanie bezprądowe, to kluczowy proces w produkcji płytek drukowanych, pozwalający uzyskać-przewodność przez otwór i metalizację powierzchni. Zasada opiera się na reakcji samokalitycznego utleniania-redukcyjnego, podczas której jony miedzi są redukowane do metalicznej miedzi i osadzane na powierzchni podłoża pod działaniem określonego środka redukującego. Proces ten nie wymaga zewnętrznego źródła zasilania i umożliwia równomierne utworzenie warstwy miedzi na-powierzchniach nieprzewodzących, takich jak izolacyjne materiały podłoża. W przypadku płytek drukowanych o dużym stosunku głębokości otworów do średnicy, zalety miedziowania bezprądowego są szczególnie znaczące. Może zapewnić, że wszystkie części ściany otworu uzyskają jednolitą powłokę, zapewniając dobrze przewodzącą warstwę dolną dla późniejszego procesu miedziowania i zapewniając niezawodne połączenie obwodu na całej płytce drukowanej. W produkcji płytek połączeniowych o dużej-gęstości, do obróbki otworów nieprzelotowych stosuje się miedziowanie bezprądowe w celu uzyskania połączeń elektrycznych między precyzyjnymi obwodami i spełnienia wyższych wymagań integracyjnych urządzeń elektronicznych.
Galwanizacja złotem niklowym: tworzenie-wysokiej jakości połączeń elektrycznych i warstw ochronnych
Proces galwanizacji niklowo-złotym jest szeroko stosowany w produkcji płytek drukowanych. Najpierw warstwa niklu jest galwanizowana na powierzchni przewodnika płytki drukowanej. Główną funkcją warstwy niklu jest blokowanie dyfuzji pomiędzy złotem i miedzią, zapobieganie degradacji wydajności spowodowanej dyfuzją złota i miedzi oraz zapewnianie dobrego podłoża w celu zwiększenia przyczepności kolejnych powłok. Następnie nakładana jest warstwa złota, co znacznie poprawia wydajność płytki drukowanej ze względu na jej doskonałą przewodność, lutowność i odporność na utlenianie. W obwodach-wysokiej częstotliwości warstwa złota może skutecznie zmniejszyć utratę sygnału i zapewnić wysoką-jakość transmisji sygnału. W przypadku niektórych często podłączanych i odłączanych interfejsów płytek drukowanych, takich jak interfejsy USB na płytach głównych komputerów, interfejsy ładowania i transmisji danych w telefonach komórkowych, niklowanie może być odporne na zużycie podczas procesu podłączania i utrzymywać stabilne połączenia elektryczne. płytki drukowane pracujące w trudnych warunkach, takie jak płytki drukowane w przemysłowych urządzeniach sterujących i samochodowych urządzeniach elektronicznych, mają odporne na korozję-powłoki niklowo-złotowe, które są odporne na wnikanie mediów korozyjnych ze środowiska, chroniąc stabilną pracę płytki drukowanej. Według różnych scenariuszy zastosowań galwanizację niklową można podzielić na złocenie miękkie i złocenie twarde. Miękkie złoto (czyste złoto o ciemniejszym kolorze powierzchni) jest używane głównie do łączenia złotych drutów podczas pakowania chipów, podczas gdy twarde złoto (zawierające elementy takie jak kobalt, o jasnej i odpornej na zużycie powierzchni) jest powszechnie używane do połączeń elektrycznych w połączeniach nielutowanych, np. w obszarze złotego palca.
Chemiczne niklowanie/złoto zanurzeniowe: zapewnia-długoterminową stabilność parametrów elektrycznych
W wyniku bezprądowego niklowania/procesu złota zanurzeniowego na powierzchni miedzi może powstać grubsza i wytrzymała elektrycznie warstwa stopu niklowo-złotowego, zapewniająca długoterminową-skuteczną ochronę płytki drukowanej. W przeciwieństwie do innych procesów, które służą jedynie jako bariera antykorozyjna, proces ten pozwala zachować dobrą wydajność elektryczną przez-długoterminowe użytkowanie płytek drukowanych. Kluczową funkcją niklowania jest zapobieganie wzajemnej dyfuzji złota i miedzi. Bez bariery z warstwy niklu złoto w krótkim czasie przeniknie do miedzi, poważnie wpływając na działanie płytki drukowanej. Jednocześnie warstwa niklu ma pewną wytrzymałość, nawet przy grubości zaledwie 5um, może skutecznie kontrolować rozszerzanie się płytki drukowanej w kierunku z-w środowiskach o wysokiej temperaturze i zapobiegać rozpuszczaniu miedzi, co jest bardzo korzystne w przypadku lutowania-bezołowiowego. W produkcji płytek obwodów drukowanych urządzeń elektronicznych o niezwykle wysokich wymaganiach dotyczących niezawodności, takich jak systemy elektroniczne dla przemysłu lotniczego i wysokiej klasy serwery-, proces bezprądowego niklowania/złota zanurzeniowego jest szeroko stosowany ze względu na jego doskonałe zalety w zakresie wydajności. Przebieg procesu jest stosunkowo złożony i obejmuje wiele etapów, takich jak wytrawianie i czyszczenie kwasem, mikrotrawienie, zanurzenie wstępne, aktywacja, chemiczne niklowanie, chemiczne zanurzanie w złocie itp. Należy go obsługiwać w sześciu zbiornikach chemicznych, używając prawie stu środków chemicznych, a wymagania dotyczące kontroli procesu są niezwykle rygorystyczne.
Sinking Silver: połączenie doskonałej wydajności i zalet technologicznych
Proces osadzania srebra odbywa się pomiędzy powłoką organiczną a niklem bezprądowym/złotem zanurzeniowym i ma wyjątkowe zalety. Proces ten jest stosunkowo prosty i szybki, a na powierzchni płytki drukowanej tworzy się warstwa czystego srebra o poziomie niemal submikronowym w wyniku reakcji wypierania. Warstwa srebra może zapewnić dobrą wydajność elektryczną i lutowność płytki drukowanej w złożonych środowiskach, takich jak ciepło, wilgoć i zanieczyszczenia, ale jej powierzchnia z czasem straci połysk. Ze względu na brak warstwy niklu pod warstwą srebra, wytrzymałość fizyczna osadzonego srebra jest nieco gorsza niż w przypadku bezprądowego niklowania/procesu złota zanurzeniowego. Podczas procesu częściowego osadzania srebra dodaje się pewne związki organiczne, głównie w celu zapobiegania korozji srebra i eliminowania problemów z migracją srebra. Chociaż zawartość związków organicznych w tej warstwie jest bardzo niska, zwykle poniżej 1% wagowego, odgrywa ona ważną rolę w poprawie stabilności i niezawodności warstwy osadzania srebra. W przypadku produkcji płytek drukowanych niektórych produktów elektroniki użytkowej, które są wrażliwe na koszty i mają pewne wymagania dotyczące parametrów elektrycznych i lutowalności, proces osadzania srebra jest-wysoki opłacalny.
Osadzanie cyny: rozwiązywanie tradycyjnych problemów
Proces osadzania cyny ma potencjał rozwojowy w produkcji płytek drukowanych, ponieważ warstwa cyny może dobrze pasować do różnych materiałów lutowniczych na bazie cyny. Wczesny proces osadzania cyny stwarzał poważne problemy z wąsami cynowymi, a podczas procesu spawania wąsy cynowe i migracja cyny mogły powodować zagrożenia dla niezawodności, znacznie ograniczając jego zastosowanie. Jednak wraz z postępem technologii, poprzez dodanie dodatków organicznych do roztworu do osadzania cyny, struktura warstwy cyny przekształca się w cząstki, skutecznie przezwyciężając problem wąsów cynowych, a jednocześnie charakteryzując się dobrą stabilnością termiczną i spawalnością. W procesie osadzania cyny mogą powstawać płaskie związki międzymetaliczne miedzi i cyny, nadając im spawalność porównywalną z wyrównywaniem gorącym powietrzem, bez problemów z płaskością, które są kłopotliwe przy wyrównywaniu gorącym powietrzem, i bez problemu dyfuzji metalu podczas chemicznego niklowania/złota zanurzeniowego. Jednak blach blaszanych nie należy przechowywać przez długi czas. W niektórych produktach elektronicznych, które wymagają dużej lutowności i mają niewielkie ograniczenia w czasie przechowywania, np. przy produkcji płytek testowych do krótkotrwałego-użytkowania, zastosowano proces osadzania cyny.
Powłoka organiczna: ekonomiczny i praktyczny wybór w zakresie ochrony
Powłoka organiczna, znana również jako organiczna maska lutownicza, to warstwa organicznej folii naniesionej metodami chemicznymi na czystą, gołą powierzchnię miedzi. Ta warstwa folii może skutecznie zapobiegać utlenianiu, szokowi cieplnemu, wilgoci i chronić powierzchnię miedzi przed rdzą (utlenianie lub wulkanizacja itp.) w normalnych warunkach. Podczas późniejszego spawania w wysokich temperaturach można go szybko usunąć za pomocą topnika, dzięki czemu czysta powierzchnia miedzi szybko zwiąże się z roztopionym lutem, tworząc połączenia lutowane. Technologia OSP jest prosta,-opłacalna i szeroko stosowana w branży. Wczesne cząsteczki OSP składały się głównie z substancji takich jak imidazol i benzotriazol, które działały jako inhibitory rdzy, podczas gdy najnowsze cząsteczki to głównie benzimidazol. Aby uzyskać wielokrotne lutowanie rozpływowe, na powierzchni miedzi należy utworzyć wiele warstw powłoki organicznej, co wymaga dodania cieczy miedzianej do kąpieli chemicznej. Podczas procesu powlekania pierwsza warstwa adsorbuje miedź, a kolejne organiczne cząsteczki powłoki łączą się sekwencyjnie z miedzią, ostatecznie tworząc organiczne warstwy powłoki liczące nawet dwadzieścia, a nawet setki warstw. Przebieg procesu obejmuje takie etapy, jak odtłuszczanie, mikrotrawienie, mycie kwasem, czyszczenie czystą wodą, powlekanie organiczne i czyszczenie, a kontrola procesu jest stosunkowo łatwa w porównaniu z innymi procesami obróbki powierzchni. Jednak OSP ma również pewne ograniczenia, takie jak powstająca niezwykle cienka warstwa ochronna, która jest podatna na zarysowania i ścieranie, a po wielokrotnym-zgrzewaniu w wysokiej temperaturze folia OSP na niezespawanej podkładce łączącej może się odbarwić lub pęknąć, co wpływa na spawalność i niezawodność.